R. F. Tylecote
Historie metalurgie
z anglického originálu
R. F. Tylecote
A History of Metallurgy
Maney 2002
1
Toto online vydání představuje zkrácenou verzi práce, původně vydané v anglicky tištěné verzi A
History of Metallurgy, vydané nakladatelstvím Maney, s autorskými právy v držení Maney Publishing
Ltd Hudson Road Leeds, Leeds LS9 7DL, United Kingdom.
Povolení k překladu knihy z vydavatelství Maney z Anglického jazyka do Českého jazyka, vztahující
se pouze na použití textu knihy, bez použití obrázků a grafů. Vydavatel knihy poskytl povolení
pouze na elektronický překlad knihy, bez jakéhokoliv komerčního využití. Překlad bude sloužit jako
doplňkový studijní materiál souběžně k originální anglické knize. Přeložená kniha bude zahrnuta v
elektronické formě do veřejné databáze výstupů projektů Ministerstva vzdělávání České republiky,
financovaných Evropskou unií. Rozsah použití přeložené knihy bude ve volném přístupu široké
veřejnosti, odkazující k originální anglické verzi knihy.
A licence for the translation of the above Maney title from the English language into the Czech
language only for the use of text of the books without the use of figures and graphs to provide a
text in Czech language to be used as supplementary study material to the original English language
edition of the book. The translated book will be included in electronic form in the public database of
project outputs the Ministry of Education of the Czech Republic financed by the European Union. The
range of using the translated book will be in free access of the general public, provided that reference
is made to the original English edition of this book.
Překlad knihy z anglického originálu do českého jazyka vyhotovila v roce 2014 překladatelská
agentura theBESTtranslation, U Michelského mlýna 33, 140 00 Praha 4, zastoupená Mgr. Lucií
Butcher.
Odbornou recenzi českého překladu knihy provedla v roce 2014 společnost Archaia Brno o.p.s,
Bezručova 15, 602 00 Brno, zastoupená Mgr. Davidem Mertou.
Překlad, recenze a povolení k překladu hrazeny z projektu v rámci Operačního programu Vzdělávání
pro konkurenceschopnost, Registrační číslo: CZ.1.07/2.1.00/32.0035. Název projektu: Vyšší kvalita
studia na VOŠ, prostupnost do bakalářského studia blízkého oboru VŠ.
2
HISTORIE METALURGIE
Druhé vydání
R. F. Tylecote
Maney publishing
The Institute of Materials
Kniha B0789
Poprvé vydaná v brožované verzi v roce 2002
Maney Publishing
1 Carlton House Terrace
Londýn SW1 Y SDB
The Institute of Materials
První vydání v roce 1976
Dotisk v roce 1979
Druhé vydání v roce 1992
© The Institute of Materials 1992
Všechny práva vyhrazena
ISBN 1-902653-79-3
Vytištěno a svázáno ve Velké Británii
Antony Rowe Ltd
3
Obsah
Předmluva k druhému vydání
vii
Úvodní slovo
viii
Poděkování
ix
Úvod
xi
1 Kovy a rudy v období neolitu
1
2 Technologie a vývoj počátků pyrometalurgické výroby mědi
7
3 Raná doba bronzová
18
4 Vrcholná doba bronzová
35
5 Straší doba železná
47
6 Doba římská
62
7 Doba stěhování národů a raného středověku
75
8 Metalurgie v období pozdního středověku
95
9 Období průmyslové revoluce, 1720 – 1850
122
10 Moderní období, 1850 - 1950
164
Přílohy:
188
Technický slovník
188
Poznámky k váhovým jednotkám, mechanickému namáhání a tvrdosti kovů
190
Periodická tabulka prvků
190
Přibližné údaje o počátcích období zpracování kovů
191
Čínská chronologie
191
Doporučená periodika a zkratky
191
Základní doporučená literatura
193
Mapy 1-6
194-198
Věcný a jmenný rejstřík
199
4
Předmluva k druhému vydání
První vydání vyšlo v roce 1976 a od té doby došlo k enormnímu nárůstu obecného zájmu o obor
archeometalurgie. Tento zájem směřuje zejména k raným obdobím a byl diskutován ve sbornících
z mezinárodních konferencí. Z tohoto důvodu došlo ke změnám v následujících pasážích věnovaných
prehistorickému vývoji metalurgie.
Kapitoly o pozdní době římské vyžadovaly přepracování, odrážející výsledky výzkumných prací provedených v
Evropě a zároveň byly přidány dodatky ke kapitole o průmyslové revoluci. Poslední tři kapitoly však byly
ponechány v originálním stavu jako v původním vydání. Dokončení nové práce K. C. Barraclougha nazvané
„Steelmaking 1850 – 1900“ je spojené s důležitou revizí, kterou prošla kapitola 10. Tato kniha je vřele
doporučena všem, kteří se chtějí dozvědět více o nových metodách výroby oceli. Zbývající kapitoly o poslání
metalurgů a jejich problémech zůstávají nepozměněny. Do budoucna se tyto kapitoly jeví jako zajímavé téma ke
zvážení a případné revizi.
Na závěr bych rád podotknul, že mé tvrzení z roku 1976 o přechodu k nekovovým materiálům, je ještě více
aktuální, než jsem se dříve domníval.
R. F. Tylecote
5
Úvodní slovo
Jak profesor Tylecote upozornil v Úvodu k druhému vydání, všeobecný zájem o archeometalurgii enormně
vzrostl od prvního vydání „Historie metalurgie“, kterou vydala The Metals Society v roce 1976. Tento zájem se
také odrazil v úspěchu edice historické metalurgie The Institute of Metals, jíž byl profesor Tylecote hlavním
editorem.
Je pro nás tedy zadostiučiněním, že Institute of Materials vydává toto druhé vydání, zároveň však pociťujeme
lítost nad ztrátou vzácného přítele a vynikajícího odborníka. Doufáme, že toto vydání poslouží jako projev
uznání za jedinečné osobní přispění k vývoji oboru, opírající se o značné znalosti a rozsáhlé praktické zkušenosti
v široké škále odbornosti. Ronnie Tylecote chybí mnoha svým kolegům a přátelům z institutu i mimo něj.
Praktická poznámka: čtenáře tohoto díla by mohlo zajímat, že mimo publikace „Steelmaking: 1850-1900“,
zmíněné profesorem Tylecotem v úvodu, je dalším souvisejícím zdrojem informací k tématu kovů kniha „The
Industrial Revolution in Metals“, kterou nedávno vydal institut za přispění profesora Tylecota a jejíž editorkou
byla paní Joan Day.
Keith Wakelam
The Institute of Materials
Londýn
6
Poděkování
Kniha tohoto typu není nikdy výhradně výsledkem jednoho autora, ale závisí na práci mnoha vědců z celého
světa, kteří přímo či nepřímo do knihy přispívají. Chci poděkovat všem, kteří mi nějakým způsobem pomohli, a
zejména jsou to:
Dr. Beno Rothenberg, profesor Alexandru Lupu, Dr. V. Karageorghis, J. R. Marechal, Ing. R. Thomsen, Bernard
Fagg, H. H. Coghlan, profesor Peter Shinnie, T. A. Wertime, Dr. R. Moorey, Dr. Hugh McKerrell, Dr. Radomír
Pleiner, profesor W. U. Guyan, Dr. Inga Serning a profesor N. Barnard. V závěrečných kapitolách jsem velmi
vděčný pracím zesnulého G. R. Mortona. Zejména bych velmi rád poděkoval mé ženě Elizabeth Tylecotové za
jazykovědnou pomoc a za shromáždění většiny pramenů. Velká část knihy byla sepsaná na psacím stroji paní
Ednou Oxleyovou, které jsem za to nesmírně vděčný.
Reprodukce mnoha ilustrací by nebylo možné publikovat bez svolení vlastníků autorských práv. Velký vděk
patří všem, kteří mi v této věci pomohli, a jsem rád, že zde mohu vyslovit následující poděkování; Metals and
Materials za obr. 2, který pochází z mého článku „Early Metallurgy in the Near East“, str. 291, obr. 4, květen
1970; Dr. Benu Rothenbergovi za obr. 3 a 7; Michaelu Thompsonovi za obr. 8, který se objevuje v jeho překladu
A. L. Mongaita „Archaeology in the USSR“, publikovaném v Penguin Books Ltd, Harmondsworth, v roce 1961;
Dr. V. Karageorghisovi za obr. 9 a 18, které pocházejí z článku o tavené mědi na Kypru ve zprávě Department of
Antiquities, Kypr 1971; The American School of Classical Studies v Athénách za obr. 10, který se objevuje v J.
L. Caskeyho článku Lerna in Hesperia, svazek XXIV, 1955, obrazová příloha 14; Dr. Benu Rothenbergovi a
profesoru A. Lupuovi za obr. 16; správci z The British Museum za obr. 19 a 27; Dr. C. Stortimu za část obr. 24,
který se objevuje v článku H. H. Coghlana a J. Rafteryho v Sibrium, svazek VI, 1961; The American Journal of
Archaeology za obr. 25, který se objevuje v článku Herberta Maryonyho v AJA, 1961, 65, 173, obr. 17;
Inventaria Archaeologica za obr. 26; profesoru M. J. O’Kellymu za obr. 31; Georgeovi Jobeymu a Archaeologia
Aeliana za obr. 32; The Iron and Steel Institute za obr. 33; The Science Museum, Londýn, za obr. 35 (královské
autorské právo); The Pitt Rivers Museum, Oxford, za obr. 36 a 37, které se objevují v jejich Occasional Paper
No. 8 v „Early Iron in the Old World“, od H. H. Coghlana; Bernardu Faggovi za povolení publikovat obr. 38,
který se poprvé objevil je sborníku HMG, 1968, 2, (2), 81, obr. 1; The lron and Steel Institute za obr. 40;
Robertu Thomsenovi, Yarde, za obr. 42; Edwardu Arnoldovi Ltd (vydavatel), za obr. 43; The Museum of
Antiquities, University of Newcastle upon Tyne, a South Shields Corporation, za obr. 46; Georgeovi Boonovi za
obr. 48, který se poprvé objevil v jeho článku v Apulum,1971, 9, 475; profesoru H. O’Neillovi a Edwardu
Arnoldovi Ltd za obr. 51; Martinu Biddlemu, řediteli Winchester Research Unit, za obr. 53 a 54; profesoru C. S.
Smithovi a Chicago University Press za obr. 55, ze Smithovy a Hawthorneho verze „On Divers Arts“ od
Theophila; The Ulster Journal of Archaeology za obr. 61 a 62, které jsou převzaté z K. Marshallova článku v
UJA, 1950,13, 66, obr. 1-5 a 11; Dr. A. Raistrickovi a The Newcomen Society za obr. 64; D. W. Crossleyovi za
obr. 71; The Science Museum, Londýn za obr. 72 (královská autorská práva); M. Davies-Shieldovi a Historical
Metallurgy Group za obr. 74; The Institution of Metallurgists za obr. 75; profesoru C. S. Smithovi za obr. 77;
The Public Record Office za obr. 81 a 82 (odkaz SP12/122/63, královská autorská práva); The Newcomen
Society za obr. 84; The Iron and Steel Institute za obr. 85, který se objevuje v článku G. R. Mortona a W. A.
Smitha v J. Iron Steel lnst., 1966, 204, 666, obr. 7; The lron and Steel Institute za obr. 90, který se objevuje v
článku G. R. Mortona a N. Muttona v J. Iron and Steel Inst., 1967, 205, 724, obr. 1; The Newcomen Society za
obr. 93; Dr. J. D. Gilchristovi za zakreslení Cowperova ohřívače větru na obr. 99; J. R. M. Lyne a The Historical
Metallurgy Group za obr. 104; The Iron and Steel Institute za poskytnutí kopie obr. 106 z Reaumura; The
Cumberland County Record Office za obr. 108, 110 a 112, které byly převzaté z Curwenovi kolekce, odkaz
D/Cu. 5/96; The Boulton a Watt Collection, Birmingham Reference Library za obr. 109, který byl převzatý z
portfolia 239; profesoru Aubreymu Burstallovi a P. Elliottovi za obr. 113, znovu otištěný se svolením Faber and
Faber Ltd. z „A History of Mechanical Engineering“; J. K Harrisonovi a North East Industrial Archaeology
Society za obr. 114; profesoru Sten Lindrothovi za obr. 117; D. W. Hopkinsovi za obr. 121; E. J. Cocksovi za
obr. 125; Edwardu Arnoldovi Ltd (vydavatel) za obr. 134; The Iron and Steel Institute za obr. 138; Firth Brown
Ltd, Sheffield za obr. 139; Dr. E. G. Westovi za obr. 140; Ronaldu Bensonovi a Edwardu Arnoldovi Ltd
(vydavatel), za obr. 143; Dr. R.N. Parkinsovi za obr. 145; profesoru J. F. Nyeaovi a Royal Society za obr. 146;
The Addison-Wesley Publishing Co. Inc. a L. H. Van Vlackovi za obr. 148.
7
Zdroje ostatních ilustrací jsou následující: obr. 12 je obrazová příloha XVIII z publikace „Life of Rekhmara“,
1900, Londýn, od P. E. Newberryho; obr. 34 pochází z „Technologie“ od H. Blumnera, 152, svazek 4, obr. 8;
Obr. 49 je obrazová příloha LVIII v W. Gowlandově článku „Early metallurgy of silver and lead“, obr. příloha I
(olovo), v Archaeologia, 1901, 57, (2), 359; obr. 53 je z Tapisérie z Bayeux; obr. 60 je z J. H. Lefroy: Arch. J.,
1868, 2S, 261; litografie od Royal Artillery Institute, Londýn; obr. 83 je z A. Fello: „The early iron industry of
Furness and District“, 1908, obrazová příloha naproti str. 241; Obr. 91 je z Percy: „Iron and steel“, obr. 127
a129; obr. 97 je od Johna Gibbonse: „Practical remarks...“ 1839, Corbyn’s Hall, Staffordshire; obr. 98 je z T.
Turner: „The metallurgy of iron and steel“, 1895, Londýn, obr. 28, str. 117; obr. 99a je ze stejného zdroje, obr. 3
a 35, str. 122; obr. 101a je z J. H. Hassenfratz: „La Siderotechnique“, svazek 2, 165,1812, Paříž; obr. 101b je z
Jars: svazek l, obrazová příloha I, obr. 1; obr. 102a je z Dufrenoy: svazek 1, obrazová příloha VI, obr. 6 a 7; obr.
103 je z Percy: „Iron and Steel“, obr. 61 (překresleno); obr. 105 je z Jars: svazek 1, obrazová příloha VI, obr. 6;
obr. 106 je z R.A.F. de Reaumura: „L’Art de Convertir le Fer Forge en Acier et L’Art D’Adoucir le Fer Fondu“,
obrazová příloha 13, 1722, Paříž; obr. 107 je z C. Tomlinson: „Cyclopaedia of Useful Arts“, 345, 1852, svazek
1, obr. příloha II; obr. 111 je z Dufrenoy: svazek 2, obrazová příloha III, obr. 4; obr. 115, neznámý zdroj; obr.
116 je z Diderot: „Recueil de Planches sur les Sciences, Les Arts Liberaux et les Arts Mechaniques, avec leur
explication“, 1767, Paříž, 559, 1969, Readex Microprint Corporation; obr. 118 je z L. Ercker: „Beschreibung
aller furnemisten mineralischen Ertzt und Bergwerck sarten“, 1629, Frankfurt n. M.; obr. 119 je z Schluter:
svazek II, obrazová příloha XLII; obr. 120 je z Schluter: vol: II, obrazová příloha LI; obr. 122 je z Diderot: 563;
obr. 124 je od Dufrenoye: svazek 2, obrazová příloha XVIII, obr. 1-5; obr. 126 je z Diderot: 564; obr. 127 je z
Diderot: 297; obr. 128 je z Dufrenoy: svazek 2, obrazová příloha XIV, obr. 3 a 4; obr. 129 je z Dufrenoy: svazek
2, obrazová příloha XIV, obr. 5 a 6; obr. 130 je z Percy: „Lead“, obr. 56 a 57; obr. 131 je z Dufrenoy: svazek 2,
obrazová příloha XIV, obr. 1; obr. 132 je z Dufrenoy: svazek 2, obrazová příloha XVI, obr. 5 a 6; obr. 133 je z
Percy: „Lead“, obr. 11, str. 126; obr. 135 je z Diderot: 567; obr. 136 je z Percy: „Refractories“, 1875, obrazová
příloha 2; obr. 141 je z W. Gowland: „The metallurgy of the non-ferrous metals“, 1918, Londýn, obr. 14; obr.
142 je z Phil. Trans. Roy. Soc., 1829, 119, 1, obrazová příloha I; obr. 147, D. L. Mendeleeff: Journal of the
Russian Chemical Society, 1869, 1, 60.
8
Úvod
Tato kniha je úvodem do historie metalurgie od nejranějších dob téměř do současnosti. Studie tohoto rozsahu
zahrnující mnoho zemí světa nemůže být dostatečně pojednána v jednom svazku a je v plánu postupem času
pokrýt tuto plodnou oblast ve vícesvazkové práci. Zdá se však, že ze strany studentů metalurgie a archeologie
existuje poptávka po jednosvazkové práci, nehledě na další počet zájemců o studium historie techniky.
Autor o tomto tématu dříve již dříve pojednal detailně od raných období až do roku 1600 n. l. se zvláštním
důrazem na oblast britských ostrovů. V aktuálním svazku se dotýkáme více důležitých témat, jako je vzestup
metalurgie na Blízkém východě a průmyslová revoluce v západní Evropě.
Zpracování tohoto tématu kopírovalo strukturu předchozí práce s maximálním důrazem na věcné důkazy a méně
na písemné údaje. Nejedná se o kritiku druhého typu pramenů, ale pouze o konstatování faktu, že písemné údaje
opomíjejí detaily, jako jsou konstrukce pecí a složení vyráběných kovů, které jsou pro praktické metalurgy
důležité. Z období středověku, a zejména pozdního středověku jsme získali detailní popisy používaných technik,
a plně je zde využili.
V dnešní době je na metalurgii nahlíženo jako na vědní obor věnující se kovům, ale až do 18. století byla
zaměřena pouze na praktickou metalurgii, zahrnující tradiční metody redukce, tavení a zpracování kovů. Šíření
těchto znalostí nebylo jednotné napříč světem, ale záleželo na schopnosti civilizací objevit nové a využít známé
technologie.
Skutečnost, že jsme objevili velmi zjevnou chronologii používaných kovů, vyskytující se napříč různými částmi
světa, jen potvrzuje, že se zabýváme difúzními procesy. Například posloupnost zpracování čisté mědi, arsenové
mědi, cínového bronzu a železa se objevuje v různých oblastech, v některých případech oddělených časově více
než 2000 lety. Není to ale pravidlem, zejména pokud se zabýváme získáním úplné posloupnosti pro části Afriky,
kde postupujeme od neolitických technologií s výrobou nástrojů z pazourků a keramiky přímo k civilizaci starší
doby železné. Samozřejmě, že pro to máme dobré důvody – neolitické civilizace ne vždy dosahovaly
technologických standardů, na základě kterých by byly schopny vytvořit měděnou kulturu, nebo v jiném případě,
neměly obchodní kontakty, které by jim umožňovaly profitovat ze současného šíření nových technologií.
Další možný důvod pro fungování chronologie kovů navrhují geologové. Nejdůležitější základní ložiska
měděných rud na světě zvětrávají v řadě vrstev, ve kterých se od shora dolů postupně vyskytují oxidační zóny
obsahující ryzí (kovovou) měď a oxidované minerály jako je malachit. Směrem dolů jsou to dále obohacené
sulfidické zóny, které ve velkých koncentracích obsahují nečistoty, jako je arsen. Tento fakt může být
odpovědný za všudypřítomnost mědi s vysokým obsahem arsenu ve druhé fázi naší chronologie kovů.
V pozdějších dobách, pravděpodobně v pozdní době bronzové, měli hutníci k dispozici obsah ze spodních částí
nalezišť s nižší kvalitou sulfidických rud, která máme k dispozici také v dnešní době.
Po dlouhou dobu byla všeobecně archeology přijímána difúzní teorie myšlenek a technik. V dnešní době, kdy se
rozrostly podrobné znalosti, je obecná difúzní teorie sporná. Zdá se však, že i při rozšiřování našich znalostí o
oblast metalurgie existuje stále dobrý důvod přijmout obecnou platnost difúzní teorie. Současně si ale musíme
uvědomit, že přírodní měď byla dostupná každému, kdo ji chtěl použít, a většina lidí mohla nezávisle provést
několik prvních kroků ve vývoji metalurgie. Je pravděpodobné, že tyto skupiny byly předstiženy hlavním
proudem technologických dovedností předtím, než měly čas rozvinout vlastní metalurgii.
Použití radiokarbonových datačních technologií zapříčinilo určitou revizi předchozích datování archeologických
nalezišť a následkem toho i počátků výrobních procesů. Radiokarbonová data se v různých částech světa
znatelně liší od některých konvenčních historických dat a sama radiokarbonová technika je v procesu neustálého
zpřesňování. Datace 14C nyní směřuje k dřívějším datům, než bylo původně vypočteno na základě starších
předpokladů o neměnnosti aktivity kosmického záření a poločasu rozpadu izotopu14C.
Technologie pyrometalurgické výroby mědi se rozvinula v Anatolii nebo Íránu pravděpodobně již v 6. tisíciletí
př. n. l. a dospěla na Britské ostrovy a do Číny na počátku 2. tisíciletí př. n. l. Je pravděpodobné, že výskyt
pyrometalurgicky vyrobené mědi v Jižní a Střední Americe na začátku 1. tisíciletí n. l. je případem nezávislého
vývoje. V Anatolii doba železná začala mezi roky 1500 a 1000 př. n. l. a dorazila do Číny, Británie a Nigérie
9
okolo roku 400 př. n. l. Severní Amerika, Jižní Amerika a Austrálie získaly znalosti zpracování železa spolu
s evropskou kolonizací, která začalo kolem 15. století n. l. (viz příloha 4).
Tato kniha byla uspořádána na základě archeologické chronologie až po příchodu doby železné a z toho důvodu
by neměl být čtenář překvapen, nalezne-li zmínku o přírodní mědi používané americkými Indiány ve 14. století
n. l. v jedné kapitole společně s informacemi o používání mědi civilizacemi z 6. tisíciletí př. n. l. na Blízkém
východě. Z tohoto důvodu byly kultury starší doby železné z Nigérie a Japonska zahrnuty do stejné kapitoly o
starší době železné jako evropské železářství. Ovšem až po římském období, kdy se zabýváme hlavně Evropou,
neboť je nezbytné rozdělit témata do jednotlivých historických období.
Ve snaze zpřístupnit speciální metalurgické termíny archeologům a historikům, začlenil jsem do práce technický
slovník (viz příloha 1), ale obvyklejší technické výrazy je možné nalézt ve většině technických slovníků.
10
Kapitola 1 - Kovy a rudy v období neolitu
Když pátráme po počátcích metalurgie, je nezbytné věnovat pozornost určitým technikám běžně používaným
společností doby kamenné, neboť užití kovů vyplynulo ze zkušeností pravěkých lidí s materiály, které
obsahovaly kovy. Využití červených oxidů železa v rituálních a pohřebních praktikách je velmi známé na
širokém území od nejranějších dob. Neolitický člověk pomocí těchto oxidů také zdobil stěny obydlí a v Eridu a
Súsách byly přibližně okolo roku 4000 př. n. l. použity kousky hematitu na vlešťovanou keramiku. Zelené a
modré minerály mědi byly jistě pro dřívější společnost přitažlivé a jejich použití je doložené v kosmetických
prostředcích v Egyptě a Mezopotámii. Na Krétě byly také objeveny malé kousky azuritu v sídelní vrstvě
datované přibližně do doby 6000 př. n. l.1
Není pochyb o tom, že když během období neolitu vešla ve známost znalost výroby keramiky, zelené minerály
byly používány pro zdobení keramiky, a mohla tak být brzy rozpoznána jejich nestabilita, neboť měděné
minerály na rozdíl od červených oxidů železa při ohřevu v oxidačním prostředí tmavnou.
Efekt redukčních podmínek na vznik kapiček kovového olova při vypalování olověných glazur je dobře známý a
je možné uvažovat o tom, zda tímto způsobem nemohlo být objeveno tavení kovů. Pro tuto domněnku nemáme
žádné důkazy, ale fakt, že uzavřené pece, ve kterých mohlo být docíleno vhodných redukčních podmínek, nejsou
známy až do doby měděné, může nasvědčovat tomu, že za objevení pyrometalurgické výroby mědi byla
odpovědná takováto náhoda.
Glazury byly známé dříve než sklo a glazovaný steatit (mastek) se datuje do jednoho z nejranějších období v
Egyptě (Badarské období, přibližně 5000 př. n. l.), nemáme však žádné důkazy o použití mědi v těchto
glazurách.2 Měď se však vyskytovala v glazovaných křemičitých sklovitých hmotách známých jako „fajáns“,
nikoli však ne v období před 18. dynastií (1600 - 1300 př. n. l.). V oblasti Tigridu byla objevena hliněná destička
obsahující dva recepty na zelené glazury, datovaná okolo roku 1600 př. n. l. 3 Oba tyto předpisy obsahovaly
značné množství mědi.
Měď
Nyní se však věnujme kovům samotným. Existence ryzí mědi a meteoritického železa je velmi dobře známá, ale
četnost výskytu ryzí mědi je pravděpodobně větší, než se všeobecně ví. Zdá se, že velká i malá ložiska měděných
rud mají svůj podíl ryzí mědi. Malé předměty z mědi, jako jsou korálky, špendlíky a šídla, se ojediněle objevují
ve velmi raných archeologických kontextech kolem devátého až sedmého tisíciletí př. n. l. jak v Ali Kosh v
západním Íránu,4 tak v Cayönü Tepesi u Ergani v Anatolii.5
Není možné od sebe odlišit přetavenou ryzí měď a měď pyrometalurgicky vyrobenou z čistých rud, ale pokud
není čistá měď přetavena, je určení možné. Ryzí měď byla považována za mnohem čistší, než byl kov získaný z
čistých rud. Nedávné studie však ukázaly, že toto rozlišení je velice nejisté. Bylo publikováno mnoho analýz7 a v
tabulce 1 jsou uvedeny některé nové analýzy ryzích kovů se srovnatelnou nižší čistotou.
Hlavním problémem ryzí mědi je její extrémní heterogenita. Některé kusy jsou složeny z velmi velkých zrn,
další se však skládají z malých hranatých krystalů, mezi nimiž se objevují velké dutiny nebo jiné minerály
(například kalcit). Prvky jako vápník, hliník, hořčík a křemík byly z toho důvodu v analýzách uvedených v
tabulce 1 vynechány, protože je téměř jisté, že se zde vyskytují jako částice nečistot. Detailní zkoumání také
prokázalo přítomnost nehomogenních oblastí, které jsou naleptávány odlišně od hmoty vlastního kovového
materiálu, a předpokládá se, že souvisejí s nepatrnými změnami ve složení, pravděpodobně s přítomností arsenu
a stříbra. Obsah stříbra s hodnotami 0,052, 0,042, 0,116 a 0,024 % byl prokázán u jediného vzorku.
Zdá se, že zatímco stříbro dosahuje hodnot až 0,6 %, zlato není obvykle detekováno nebo úplně chybí. Prvky
jako arsen, nikl, olovo, antimon a železo mohou být obsaženy ve značném množství, i když antimon jen vzácně.
První čtyři prvky tvoří hlavní rozpoznávací znaky pro určení původu raných kovových artefaktů a zdá se, že
složení ryzí mědi velkou měrou odráží ložisko, ze kterého pochází.
Hrouda ryzí mědi získaná z pece v Ergani Maden v roce 1968 vážila 1,4 kg a skládala se z přibližně 12 „zón“.
Každá zóna obsahovala seskupení krystalů a některé vykazovaly i znaky dvojčatění. Elektronová mikroanalýza
prokázala, že měď obsahuje značné množství síry a malé množství Fe, As a Ni (viz tabulka 1). Fáze hlušiny mezi
jednotlivými zónami kovu obsahovaly mnoho titanu spolu s oxidy železa a křemíkem, ale neobsahovaly
11
antimon. Tyto výsledky kontrastují s iránskou mědí z Talmessi a Aranaku, která obsahuje 15 % As, 0,1 % Ag a
nízký podíl dalších prvků.
Začíná být jasné, že nečistoty v ryzí mědi mohou být vysoce izolované, a že výsledky získané analýzami velmi
závisí na druhu použité analýzy.
Většina ryzí mědi je mnohem čistší než příklady uvedené v tabulce 1 a rudy se vyskytují obecně s nižším
stupněm ryzosti. Je zde proto vysoká pravděpodobnost, že pokud předmět nalezený v kontextu raného období
neobsahuje mnoho nečistot, byl vyroben z ryzí mědi.
Tabulka 1 Složení některých méně čistých ryzích mědí, hmotnostní %
Prvek
Ag
Talmessi
(Irán)4
Rhodésie7
Aran Moor
(Donegal/Irsko)7
Anarak
(Irán) 10
Takhtul
Chalgan
(Rusko)8
0,6
Ankara
(Turecko)18
0,023
0,004
0,005
~ 0,1
0,014
Au
stopy
0
As
0,08
ND
0,002
0,1-1,0
0
Sb
ND
ND
ND
0,4
Pb
< 0,0001
0,0005
0,0005
0,3
Ni
ND
ND
0,003
ND
0,5
Co
0,1
ND
Hg
0,001-0,01 Fe
0,005
0,1
~ 0,2
přítomné
0,02
0,17
Bi
0,00005
0,0006
0,0003
ND
0,003
Sn
stopy
Zn
ND
0,1
S
ND nedetekováno; - nehledáno;
Detekční limity použitých metod se liší, ale s kvalitní aparaturou se pohybují obvykle < 0,0001
Ergani
(Turecko)41
ND
ND
0,15
ND
ND
0.84
0,4
ND
ND
ND
0,13
Pokud byl artefakt zhotoven kováním ryzí mědi a nebyl zahřátý nad určitou teplotu, budou převládat
charakteristické vlastnosti ryzí mědi. Během žíhání mají nečistoty obsažené v blízkosti hranic zrn tendenci se
usazovat na hranicích zrn a zabraňují rozpustným segregátům difundovat ven, dokud není překročena teplota
blížící se 600°C. Přítomnost stříbra v ryzí mědi je nepochybně převážně odpovědná za zvyšování rekrystalizační
teploty ryzí mědi, kterou často nalézáme v tvářeném stavu s tvrdostí kolísající od 63 do 102 HV (Vickersova
stupnice).
Experimenty ukázaly, že ryzí měď nemůže být intenzivně zpracovávaná bez průběžného žíhání. 6 Velmi záleží na
původní velikosti zrn a možnosti šíření trhlin po hranicích zrn. Bylo prokázáno, že za předpokladu, že je šíření
trhlin okamžitě zabráněno během kování, může být síla kusů mědi z Michiganu a Íránu zmenšena až o 96 %, a je
tak možné zhotovovat korálky, nebo dokonce i malé čepele sekerek.4
Zkoumání malého měděného korálku z Ali Kosh v Íránu, který se datuje do sedmého tisíciletí př. n. l. a nyní je
zcela zoxidovaný, se zjistilo, že byl vyroben srolováním měděného plechu o tloušťce 0,4 mm.4 Stejného
polygonálního tvaru bylo dosaženo experimentem a domníváme se, že byl vyroben z ryzí mědi. Jehlice ze
severního pahorku v Sialk (Írán) datovaná do poloviny pátého tisíciletí př. n. l se zachovala v mnohem lepším
stavu. Mikrostruktura odhalila, že jehlice byla zhotovena z intenzivně tvářené ryzí mědi, identické s nově
zpracovaným kouskem iránské mědi. Chemické složení bylo velmi podobné a tvrdost dosahovala 109 HV.
Mnohem charakterističtější předmět, nepochybně vyrobený z ryzí mědi, je šídlo z Tell Magzallia, také v Iráku.14
Jedná se o vysoce čistou měď s 0,2 % částečně segregovaného stříbra. Šídlo je značně zkorodované a ve zbylém
kovovém jádře jsou zastoupeny tyto prvky: Sn 0,09, Pb 0,01, Zn 0,08, Fe 0,02, Ni 0,001 a Bi 0,0001 %.
Mikrotvrdost je 106 HV a spolu se strukturou vykazuje účinek intenzívního zpracování za studena. S původem
ze 7. tisíciletí př. n. l. se jedná o nejstarší známý předmět z tvářené ryzí mědi.
Při tavení ryzí mědi jsou složky hlušiny odděleny a vyplouvají na povrch. Rozpustné segregáty mají tendenci se
rozpouštět a kov se stává homogenním s typickou litou dendritickou strukturou a nižší tvrdostí. V jednom
z případů poklesla tvrdost z 84 až na 37 HV.
12
Většina našich znalostí o předmětech zhotovených z ryzí mědi pochází z Ameriky. Dobře řemeslně provedené
předměty byly vyráběny ve velkém množství z nepřetavené ryzí mědi v oblasti Hořejšího jezera v Severní
Americe v období 3000 př. n. l. až 1400 n. l. 11, 12 Zkoumány byly hlavice kopí náležející „Staré měděné kultuře“
Old Copper Culture (3000-1500 př. n. l.).4 V některých případech jsou hlavice opatřeny řapem (zahrocené pro
uchycení do násady) a v jiných případech byly pečlivě zpracovány do poloviční tulejky. Všechny vykazují
intenzivní mechanické vytvrzení a průměrná tvrdost jednotlivých artefaktů kolísá mezi 59 až 108 HV.
Pozorované struktury těchto předmětů vykazovaly zpracování žíháním se závěrečným tvářením zastudena nebo
bez něj. Na základě toho zjištění se usuzuje, že běžným postupem bylo střídavě kovat a žíhat měď, dokud nebylo
dosaženo finálního tvaru a následně bylo provedeno dokončení předmětů lokálním nebo plošným kováním
zastudena. V několika případech byly předměty ponechány v plně vyžíhaném stavu. Tato zjištění poukazují na
to, že tehdejší lidé byli schopni jít o krok dále. Nekovali pouze ryzí měď, ale a dokázali i využít znalost ohřevu v
ohni, který způsobuje změkčení kovu, a umožňuje tak jeho další zpracování. Ačkoliv žíhací teplota byla často
vyšší než 800 °C, nedošlo k roztavení kovu, protože pro dosažení bodu tání mědi (1084 °C) bylo nutné použít
nucený přívod vzduchu.
Železo
Pravěcí lidé měli k dispozici také meteoritické železo. Obvykle obsahuje okolo 10 % Ni a z toho důvodu je
mnohem tvrdší a obtížněji zpracovatelné. Meteoritické železo může být snadno rozpoznáno, protože obsah niklu
v něm kolísá mezi 4 a 26 % a zdá se, že neexistují žádné rudy, schopné poskytnout při přímé redukci toto
množství niklu v homogenní formě. Odhaduje se, že na zemi je ještě minimálně 250 t meteoritického železa a že
99,4 % z něj je kujného.13 Problémy jsou zde však stejné jako s ryzí mědí. Při kování za studena má materiál
tendenci praskat podél dobře definovaných krystalových rovin. Pokud se postupuje opatrně a použije se žíhání
nebo tváření zatepla, mohou být zhotoveny malé artefakty. Lidé v oblasti mysu York v západním Grónsku
vyráběli nástroje z meteoritického materiálu obsahujícího okolo 8 % Ni. Během dlouhotrvajícího zpracování při
zvýšených teplotách dochází po čase ke ztrátě struktury meteoritického železa, ale materiál bude vždy
rozpoznatelný podle chemického složení.
Dalším zdrojem železa je telurické železo. Malá zrna se vyskytují v některých čedičích a jsou dostatečně veliká
pro kování do plátků, které mohou být vloženy do rukojeti z organického materiálu, a může tak být vyroben nůž
se zubatou čepelí. Některá takováto zrna výjimečně obsahují více než 3 % niklu.
V Grónsku nacházíme příklady jak meteoritického, tak telurického železa. Hlavním zdrojem prvního typu je
takzvaný meteorit z mysu York, který se rozpadl v atmosféře a byl rozptýlen na širokém území. Jednalo se o
typický středně veliký oktaedrit s obsahem 8 % niklu. Některé části tohoto meteoritu a množství eskymáckých
nástrojů z něho vyrobených se vykytují ve skandinávských sbírkách. Některé z nich zkoumali Buchwald a
Mosdal. Většina z nich byla zpracována zastudena, ale žádný z nich s jistotou nebyl zpracován zatepla. Příčinou
je pravděpodobně nedostatek paliva. Tvrdosti se pohybují v rozmezí od 200 HV pro nezpracované meteority do
330 HV pro čepele kované zastudena. Žíhání snižuje tvrdost na 155 HV. Původní materiál byl zcela nepochybně
přetvořen před dotykem se zemí. Při experimentech nebyl problém zmenšit tloušťku materiálu o 92 % pomocí
ocelového kladiva o hmotnosti 2,2 kg.
Telurická železa se vyskytují na ostrově Disko nedaleko grónského pobřeží ve dvou formách. První, kujná forma
obsahuje v průměru okolo 0,3 – 2,5 % Ni a 0,1 – 1,0 % C. Druhá, nekujná bílá litina obsahuje 1 - 2 % Ni a 1 - 4
% C. Maximální obsah niklu je meteoritické železo příliš nízký pro a obsah uhlíku naopak příliš vysoký. První
typ se vyskytuje ve formě malých zrn o průměru 1 - 5 mm. U druhého typu, který se vyskytuje ve větších
kouscích v čedičových valounech, při kování dochází ke tříštění.
Nedávný nález ukazuje použití meteorického železa u bronzové sekery z čínské dynastie Šang, které se navzdory
téměř úplné mineralizaci podařilo identifikovat i po téměř 3000 letech.16 Malý kousek meteoritického železa byl
použit ke zdokonalení břitu sekery. Charakteristická widmanstattenova alfa-gama struktura byla při použití
elektronové mikrosondy stále identifikovatelná, protože v korozních produktech byly stále přítomné lamely
s nízkým a vysokým obsahem Ni. Lokálně došlo k nepatrné difůzi niklu, muselo však také dojít k jeho celkové
ztrátě, protože u meteoritického železa nelze předpokládat obsah Ni pouze 1,76%. Proniknutí bronzu do prasklin
v železe dokazuje, že sekera byla vyrobena odléváním bronzu na železný břit vložený do formy.
13
Určité množství železných předmětů bylo objeveno v archeologických kontextech předcházejících dobu
železnou a u mnoha z nich byl analýzami zjištěn obsah niklu. Výsledky těchto analýz jsou zaznamenané
v tabulce 2. U některých nálezů byla prokázána absence niklu a vyvstaly tak některé otázky. Buď se dostaly do
starších archeologických vrstev nedopatřením a byly špatně datované, nebo je jejich nález v kontextu doby
měděné nebo bronzové možným výsledkem tavby za takových podmínek, že železo bylo redukováno
z železitých tavidel nebo strusek během pyrometalurgické výroby mědi. Tato možnost bude zvažována
v souvislosti s počátky doby železné.
Jeden z těchto artefaktů byl nalezen v pyramidě v Gíze a datuje se do 3. tisíciletí př. n. l. Jistě není
meteoritického původu, ale tvoří jej redukované kousky oxidů železa kované dohromady, ovšem bez obvyklé
strusky, která je běžně přítomná ve svářkovém železe. Může se zdát, že někteří kováři byli schopni vyrábět
a zpracovávat železo nemeteoritického původu už takto brzy.
Meteoritické železo byly pravděpodobně nevědomě používáno ve starší době železné a snad i později.22
U železné sekery s tulejí datované do halštatského období (800-300 l. př. n. l.) bylo zjištěno, že obsahuje
průměrně 4 % niklu.23 Obsah niklu byl vzhledem k lamelární struktuře, která obsahovala ve střední části sekery
8-10 % Ni, v mezích meteoritického rozsahu. Kováři v tomto období často svařovali částečky železa rozdílného
původu a zdá se, že jeden z použitých kusů byl meteoritického původu. Nicméně je možné, že tenké vrstvy
s vysokým obsahem niklu v železe byly získány během oxidace snadněji oxidovatelného železa při předehřevu,
který předcházel kování, a to obohacením povrchu tvářeného železa niklem. Lamely s vysokým obsahem niklu
mohly být vytvořeny paketováním, tj. opakovaným překládáním, kováním a svářením jednoho kusu.
Tabulka 2 Složení železných artefaktů s předpokládaným meteoritickým původem
Artefakt
Provenience
dýka
korálky
nůž
nůž
nůž
sekera
Ur
Gerzeh
Eskymáci
Deir El Bahari
Eskymáci
Ras Shamra
dýka
opěrka
hlavy
plaketa
Théby, Tutanchámon
Théby, Tutanchámon
hlavice
palcátu
Trója
Alaca Hüyük
Datace
3000 př. n. l.
3500 př. n. l.
současnost
2000 př. n. l.
1818 n. l.
1450 - 1350
př. n. l.
1340 př. n. l.
1340 př. n. l.
2400 - 2200
př. n. l.
2400 - 2200
př. n. l.
Fe
89,1
92,5
91,47
88,0
84,9
Složení, %
Ni
Co
10,0
7,5
7,78
0,53
10,0
11,83
stopy
3,25
0,41
Reference
Cu
0,016
stopy
0
18
18
17
2
19
20
-
přítomnost
přítomnost
-
-
20
20
-
3,44 (NiO)
-
-
20
-
3,91 (NiO)
-
-
20
Zlato
Dalšími z ryzích kovů jsou zlato a platina. Zlato se vyskytuje zcela výhradně v ryzí kovové formě. Pokud se však
nenachází ve formě nugetů, je jeho použití primitivními společnostmi obtížné, protože drobné částice získávané
rýžováním a propíráním v korytech potoků jsou obtížně spatřitelné a zároveň se těžko spojují tavením. Protože
se nugety dodnes nacházejí na zemském povrchu (v roce 1983 byl v Brazílii nalezen nuget vážící 63 kg) 32,
musely být v raných dobách mnohem běžnější. Materiálové složení nugetů je v podstatě stejné jako u materiálu
těženého z hloubky a bohužel neznáme žádný způsob, jak rozlišit materiál dávných nugetů od zlata těženého z
hloubky. Ani s ohledem na analýzy uvedené v tabulce 3 neexistuje bezpečný způsob určení původu zlatých
nálezů jen na základě chemického složení. Všechno ryzí zlato je znečištěné a obvykle kvantitativně obsahuje
okolo 10 % stříbra a až 1 % mědi. Jeden z průzkumů 24 souborů evropských zlatých artefaktů dokazuje, že jsou
zde předměty zastoupeny nejméně ve dvou skupinách. Jedna skupina byla podobná zlatu údajně pocházejícímu z
pohoří Wicklow (Irsko) a další, která zahrnovala většinu předmětů, přicházela z jiného zdroje, pravděpodobně ne
irského. U dalšího zkoumaného souboru maďarsko-rumunského původu bylo zjištěno, že se podobá první
skupině.25 S velkou pravděpodobností existují značné rozdíly v obsahu nečistot v ryzím zlatě, ale nemáme žádné
důkazy, že toto zjištění má nějaký archeologický význam.
14
Aby došlo ke kompenzaci bělícího efektu stříbra v ryzím zlatě, naučili se lidé velmi brzo přidávat měď.
Přirozený obsah mědi ve zlatě v souladu s analýzami, které provedl Ch. Eluere, může být nižší než 0,1 %.26
Některé ryzí zlato, jak je vidět v tabulce 3, však může dosahovat i vyšších hodnot, a to až do 1 %. Pokud obsah
mědi v artefaktech převyšuje tuto hodnotu, je velmi pravděpodobné, že měď byla záměrně přidána.
Je zajímavé, že neznáme žádný zlatý artefakt datovaný dříve než z konce 5. tisíciletí př. n. l., přestože lidé doby
kamenné zlaté nugety nepochybně nacházeli a vzhledem ke snadné zpracovatelnosti i využívali. Můžeme se
pouze dohadovat, jestli bylo zlato pro dřívější vlastníky příliš hodnotné na to, aby se vkládalo do hrobů, nebo
bylo brzy vykradeno a vráceno nazpět do oběhu. To naznačuje, že většina zlata pocházejícího ze třetího a
čtvrtého tisíciletí př. n. l. představuje opakovaně použitý materiál.
Platina
Platina se vyskytuje stejně jako zlato ve formě vodou unášených zrníček v naplavených štěrcích. Tato zrnka
obsahují od 50 do 80 % Pt a zbývající část se skládá z kovů platinové skupiny spolu s malým množstvím
obecných kovů. Většina známých nalezišť se nacházela v Jižní Americe, zejména v Kolumbii a Ekvádoru.36
Další zdroj se nachází v pohoří Ural v Rusku. Zde byly nalezeny malé nugety vážící až 36 g, jež se staly
základem ruské měnové soustavy novodobého mincovnictví.37 V tomto regionu nemáme žádný důkaz
o záměrném použití platiny v období pravěku, přestože se platina může vyskytovat jako běžná inkluze ve zlatých
předmětech a mohla způsobovat starým zlatníkům velké množství problémů.38, 39 Bohužel, chemické složení
vměstků neumožňuje zjištění původu zlata.
Předměty obsahující velké množství platiny byly nalezeny v Jižní Americe, a malé artefakty dokonce také v
Egyptě.2 Nejsou však tolik obvyklé, neboť tento kov nebyl rozpoznán dřívějšími lidmi jako samostatná entita.
Slitina obsahující zlato, platinu a stříbro v poměru 70:18:11 byla nalezena mezi raným materiálem z Ekvádoru,
který byl v držení Inků, Obsah platiny ve zlatých předmětech zhotovených předkolumbovskými indiány40 kolísal
mezi 26 a 72 %. Zdá se, že tyto slitiny byly vyráběny tavením přirozeně se vyskytujících rýžovaných směsí
drahých kovů z naplaveninových ložisek. Čas od času byla zrna platiny extrahována, aby se vyvarovali
stříbřitému zlatu. V některých případech byly zlaté artefakty plátovány platinou, pravděpodobně kovářským
svářením tenkého platinového plíšku se zlatem.
Tabulka 3 - Složení ryzího zlata
Původ
Ural
Ural
Nižnij Tagil
Archangelsk
Doněck
Ural
Ural
Altaj
Ural
Ural
Německo
Německo
Itálie, řeka Pád
Itálie, řeka Pád
Itálie, řeka Pád
Itálie, Janov
Finsko
Finsko
Finsko
Irsko
Irsko
Irsko
Druh výskytu
plavené částice
krystal
krystal
neznámý
neznámý
krystal
krystal
žilka
nuget
nuget
plíšek
písek
písek
nuget
plavené částice
plavené částice
plavené částice
nuget
plavené částice
plavené částice
Složení %
Reference
Ag
Cu
ostatní
0,16
4,34
8,35
9,45
14,71
20,34
28,30
38,38
5,78
3,96
6,60
8,42
4,69
6,40
6,37
10,30
1,79
9,61
21,90
5,10
6,17
8,85
0,35
> 0,33
>0,29
0,35
>0,08
>0,66
>0,84
0,31
>0,21
>0,12
0
0,02
1,4
>0,21
>0,89
> 1,0
>2,9*
>0,73
0
Fe; 0,05
Si02: 0,08
Fe; 0,033
Pt; 0,007
Fe; 0,16
2,9
Fe; 0,78
Si02: 0,14
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
28
27
27
15
Irsko
Anglie, Devon
Anglie, Devon
Anglie, Devon
Anglie, Cornwall
plavené částice
dendrity
dendrity
dendrity
plavené částice
8,10
1,89
7,47
8,41
9,05
stopy
0
0
0
0*
Wales, Clogau
Wales, Clogau
Wales, Dollgellau
Skotsko, Wanlockhead
Skotsko, Sutherland
Skotsko, Sutherland
Skotsko, Sutherland
Rumunsko, Sedmihradsko
Rumunsko, Sedmihradsko
Rumunsko, Sedmihradsko
Rumunsko, Sedmihradsko
žíla
žíla
"jemný"
"jemný"
žíla
žíla
žíla
žíla
9,26
9,24
13,99
12,39
18,47
19,86
20,78
26,36
14,68
20,90
29,40
stopy
<0,02*
stopy
<0,66*
0*
0*
0*
>0,2
0,04
>1,0
> 1,0
Rumunsko, Sedmihradsko
Rumunsko, Sedmihradsko
Rumunsko, Sedmihradsko
Indie, Kolar
Indie, Kolar
Austrálie, Coolgardie
Brazílie
plíšek
plíšek
plíšek
ingot
ingot
nuget
nuget
0
0
>0,77
0,38
0,93
-
Západní Afrika
Řecko, Thassos
Longcleugh, Lanark, Skotsko
Sperrin, Severní Irsko
* Lišící se
zrna
zrna
zrna
zrna
27,60
33,20
38,74
6,38
7,30
1,05
20
(přibližně)
2,20
16,50
okolo 5,0
9,80
0,1
<0,01
<0,1
Fe: 2,1
0
0
0
Si02 +
Fe2O2: 0,83
0,58
0,91
1,12
Fe; 0,35
Si02: 0,26
Fe; 0,12
0
Fe: 0,13
Si02: 0,42
Hg: 0,03
Sn: <0,01
27
27
27
27
27
27
27
27
29
27
27
27
27
27
27
27
27
27
27
30
30
31
32
42
33
34
35
Literatura
1 J. D. EVANS: Atti CISPP, 222, 1965, 2.
2 A. LUCAS: "Ancient Egyptian materials and industries", 4 ed., (revised J. R. Harris), 1962, London, Edward
Arnold.
3 C. J. GADD a R. CAMPBELL THOMPSON: Iraq, 1936, 3, 87.
4 C. S. SMITH: Actes XI Congr. Int. d"Hist. Sciences. Waršava - Krakow, 237, vol. VI, 1965.
5 M. J. MELLINK: AJA, 1965, 69, 138.
6 H. H. COGHLAN: "Notes on the prehistoric metallurgy of copper and bronze in the Old World", 1975 (2nd
Ed.), Pitt Rivers Museum Occ. Paper No. 4, Oxford.
7 H. H. COGHLAN: PPS, 1962, 28, 58.
8 I. R. SELIMKHANOV: ibid., 1964, 30, 66.
9 E. VOCE: Man, 1948, 48, 19.
10 R. F. TYLECOTE: Metals and Materials, 1970, 4, (7), 285.
11 D. L. SCHROEDER and K. C. RUHL: American Antiquity, 1968, 33, 162.
12 K. WINTERTON: "Dating of some museum objects by metallurgical means", Jul. 1957, Ontario Research
foundation, Department of Engineering and Metallurgy.
13 G. F. ZIMMER: f. Iron Steel Inst., 1916, 94, (11), 306.
16
14 N. V. RHYNDINA a L. K. YAKHONTOVA: "The earliest copper artefact from Mesopotamia", Soviet Arch,
1985, (2), 155-165.
15 V. F. BUCHWALD a G. MOSDAL: "Meteoric iron, telluric iron and wrought iron in Greenland", Man and
society 1985, 9, 3-49.
16 LI CHUNG: "Studies on the meteoric iron blade of a Shang dynasty bronze Yueh-axe", Peking Institute of
Iron and Steel Technology, 1976, 259-289
17 T. A. RICKARD: JIM, 1930, 43, 297
18 C. H. DESCH: 1st Report, Sumerian Committee, British Association, 1928, 437
19 H. H. COGHLAN: "Notes on prehistoric and early iron in the Old World", 1977, (2 ed.), Pitt Rivers Museum
Occ. Paper No. 8, Oxford
20 J. K. BJORKMAN: "Meteors and meteorites in the ancient Near East", Centre for Meteorite Studies, Arizona
State Univ. 1973, June 30
21 EL S. EL GA YAR a M. P. JONES: "Metallurgical investigation of an iron plate found in 1837 in the Great
Pyramid at Gizeh", JHMS, 1989, 23, (2), 75-83.
22 J. ZIMNY: Z. Otchlany Wiekow, 1966, 32, 29.
23 J. PIASKOWSKI: J. Iron and Steel Inst., 1960, 194, 336.
24 A. HARTMANN: "Some results of spectrochemical analysis of Irish gold", Ogam Tradition Celtique, 1965,
(98), Suppl. to Celticum, 12.
25 A. HARTMANN: MAGW, 1964-5, 93-5, 104.
26 CHRISTIANE ELUERE: Les Ors Prehistoriques, Paris, 1982.
27 H. OTTO: "Die chemische Untersuchungen des Goldringes von Gahlstorf un seine beziehungen zu anderen
funden", Jahresschrift des Folkmuseums, Bremen, 1939,48-62.
28 G. A. J. COLE: "Memoir and maps of localities of minerals of economic importance and metalliferous mines
in Ireland", HMSO, Dublin, 1922.
29 A. J. S. BROOK: "Technical description of regalia of Scotland", PSAS 1889-90, 12, 89-92.
30 B. L. MUNJANATH (Ed.), "The Wealthofindia", CSIR, New Delhi, 1957.
31 A. LIVERSIDGE, "The crystalline structure of gold and platinum nugets and gold nugets", J Chern. Soc,
1897, 71, 1125.
32 The Guardian, 22. září 1983.
33 G. A. WAGNER, E. PERNICKA a W. GENTNER: "Naturwissenschaften", 1979, 66, 613.
34 JOAN J. TAYLOR: "Bronze Age Gold work ofthe British Isles", Cambridge, 1980.
35 S. BRIGGS, J. BRENNAN a G. FREEBURN: "Irish prehistoric goldworking", JHMS, 1973, 7 (2), 18-26.
36 D. McDONALD a L. B. HUNT: "A history of platinum and its allied metals", Londýn, 1982.
37 H-G. BACHMAN a H. RENNER: "Nineteenth century platinum coins: an early use of powder metallurgy",
Plat. Met. Rev. 1984, 28 (3), 126-31.
38 J. M. OGDEN: "Platinum group inclusions in ancient gold artefacts", JHMS, 1977, 11 (2), 53-71.
39 N. D.MEEKS a M. S. TITE: "The analysis of platinum group inclusions in gold antiquities",
1980, 7, 267-275.
J.
Arch. Sci.,
40 P. BERGSOE: Nature, 1936, 137, 29.
41 R. F. TYLECOTE: "The evolution of the metallurgy of copper and copper-based alloys", in: Journees de
Paleometallurgie, Universite de Technologie de Compiegne, 22. - 23. únor 1983, Compiegne, 1983, 193-221.
17
42 T. K. ROSE, "The metallurgy of gold", Londýn, 1915.
18
Kapitola 2 - Technologie a vývoj nejstarší pyrometalurgické
výroby mědi
Pro archeology bylo běžným zvykem nazývat první dobu kovovou dobou bronzovou, protože původně se
předpokládalo, že všechny rané měděné artefakty byly bronzy, tj. slitiny mědi a cínu. Nyní je ale jasné, že trvalo
ještě dlouhou dobu, než nastala skutečná doba bronzová. Analýzami bylo prokázáno, že předtím, než začal být
bronz používán, byly po dlouhé období redukovány mědi relativně vysoké čistoty nebo se používaly mědi
obsahující značné množství arsenu nebo antimonu. V mnoha oblastech se tyto kovy používaly zároveň s pravými
bronzy, například v britském „wessexském“ období. Tato kapitola se bude proto zabývat mědí bez obsahu cínu.
Je vždy velmi obtížné přesně říci, kdy která kultura začíná. V archeologických pracích se můžeme setkat
s termíny chalkolit a eneolit, které mají stejný smysl a zahrnují přechodné období mezi neolitickými
technologiemi a dobou měděnou. Měly by první objevy kusů kované mědi označovat počátek doby měděné? Na
toto tvrzení bychom měli odpovědět záporně a naším jediným kritériem by měla být redukce měděných rud. Ale
kolik musí být použito materiálu pro to, aby podle něj mohla být pojmenována epocha? Následovalo dlouhé
období, kdy se měď prosazovala oproti vlastnostem kamene a pazourku a bylo nalézáno stále více a více ložisek
měděné rudy, zatímco techniky extrakční metalurgie se šířily společností doby kamenné. Z metalurgického
hlediska se mezi eneolitem a dobou měděnou rozlišuje pouze na základě kvantity zpracovávaného kovu a tato
kapitola pojednává o obou obdobích.
Počáteční fáze
Fakt, že z neolitického období neznáme žádné stálé keramické pece a že počátky extrakční metalurgie mohou být
spojeny s použitím takovýchto pecí, podporuje představu, že získávání mědi z rud započalo nedopatřením nebo
úmyslně právě v pecích určených k výpalu keramiky.
Pokud k tomu opravdu došlo a výsledek byl úspěšný, mohlo být brzy zjištěno, že keramická pec není pro tento
proces zcela vyhovujícím zařízení.
Možný proces přechodu mezi tavením přírodní mědi a redukcí čistých oxidických rud může spočívat v tavení
lehce zvětralých kousků přírodní mědi z povrchu měděných ložisek. Tyto výchozy mohou být nalezeny na
Sahaře v Nigérii, kde je přírodní měď lehce oxidovaná a při tavení v tyglíku za redukčních podmínek může
poskytovat nečekané výsledky. Toho si mohli pravěcí lidé všimnout a postupně dojít ke zjištění, že je možné
získat kov výhradně z oxidů.1
Zjistili, že měď může být získána z čistých oxidických minerálů přímou redukcí v kelímku. 2 Mohl být použit
přebytek dřevěného uhlí a produkt následně rozetřen na prášek. Přebytek dřevěného uhlí byl odplaven pryč a
zrníčka mědi stavena. Existuje několik raných nalezišť jako je Tal i Iblis, 3 která vykazují stopy kelímkového
tavení s přítomností velkého množství použitých kelímků, které je obtížné si vysvětlit jiným způsobem. Z tohoto
důvodu nemůžeme tento způsob vyloučit jako nejstarší výrobní proces.
Abychom měli jistotu v tom, kdy začaly být používány extrakční techniky, zaměříme se na strusky, protože
rozlišení mezi tavenou přírodní mědí a mědí redukovanou z čistých oxidických rud není možné. Struskový
materiál byl nalezen v souvislosti s mědí v Catal Hüyük v Anatolii.4 Toto naleziště datované mezi roky 70006000 př. n. l. je pravděpodobně nejstarší známou lokalitou poskytující sklovité měděné produkty. Předpokládá
se,5 že se jedná o strusku z pyrometalurgické výroby a ne výhradně o strusku z kelímkového tavení, která může
být výsledkem tavení ryzí mědi. Kelímkové strusky, které jsou výsledkem reakce mezi alkáliemi z popelu paliva
a křemičitany z konstrukce kelímku obvykle obsahují množství mědi. Ale pokud tavba byla provedena v
kelímku bez použití tavidel, mohly být získány takové strusky, jaké jsou uvedeny v tabulce 4. Tyto strusky
mohly být viskózní a mohlo dojít ke zhoršení separace mědi tak, že poskytují velké množství zbytkové mědi, jak
můžeme vidět ve struskách z Feinan v Jordánsku.6
19
Mnohem efektivnější způsob k docílení separace strusky a kovu spočíval v přidání tavidel oxidů železa nebo
manganu, čímž docházelo k přeměnění vysokého obsahu křemíku na Mn nebo Fe křemičitany, které se taví
v rozsahu teplot 1100-1200°C. Tento princip byl praktikován ve Feinanu v období eneolitu.
Tabulka 4 Rané měděné strusky, u kterých se předpokládá pyrometalurgický původ
%
Afunfun
Nigerie
800 př. n. l.
SiO2
TiO2
Al2O3
FeO
MnO
MgO
CaO
BaO
Cu
K 2O
Na2O
P2O5
Ni
Zn
Pb
S
Sn
49,0
0,6
7,7
1,2
0,3
8,9
22,7
5,7
1,2
1,1
-
celkem
98,4
- = neurčováno
Feinan
eneolit
3500-3200
př. n. l.
26,2
0,12
1,56
5,11
0,14
0,69
1,11
0,02
53,50
0,21
0,16
0,07
0,12
0,05
0,17
-
Shiqmim
eneolit
3500-3200
př. n. l.
16,85
2,07
17,84
0,02
1,09
4,84
26,97
0,02
0,03
0,02
89,23
-
Když je přírodní nebo uměle vyrobená měď roztavena, má tendenci absorbovat kyslík z atmosféry, díky čemuž
velké množství nejstarších měděných artefaktů obsahuje oxid měďný. Kromě korálků z Catal Hüyük, které
budou pravděpodobně z kované ryzí mědi, jsou nejraněji datované pyrometalurgicky zhotovené měděné
artefakty z Tepe Yahya v Íránu (přibližně 3800 př. n. l.) (viz tabulka 5). 7 Zdá se tedy, že mezi obdobími, kdy
byly tyto dvě lokality aktivní, existovala dlouhá přestávka. Předpokládá se však, že to tato mezera bude
zaplněna, jakmile budou provedeny chemické a metalografické analýzy artefaktů z nejstarších nalezišť. Je jasné,
že v období trvání eneolitu se dlouho používaly kovy zejména na malé předměty, jako jsou korálky, šídla, jehlice
a později nože a dýky. Metalurgické doklady pro období před rokem 3500 př. n. l. jsou poměrně slabé a většina
našich materiálů se datuje okolo roku 3500 př. n. l.
Tabulka 5 Některé příklady raných měděných artefaktů pyrometalurgického původu
Předmět
plochá sekera
výstružník
výstružník
špachtle
dláto
šídlo
sekeromlat
sekeromlat
sekeromlat
sekera-teslice
Provenience
Egypt
Sýrie (Amuq)
Sýrie (Amuq)
Írán (Yahya)
Írán (Yahya)
Írán (Yahya)
Praha
Slovenská republika
(Tibava)
Slovenská republika
(Tibava)
Rumunsko (TirguOcna)
3000
As
0,49
1,35
0,04
1,7
3,7
0,3
0,77
1,15
Složení, %
Sb
Pb
ND
0,17
ND
0,003
ND
0,01
< 0,1 0,05
< 0,1 0,05
< 0,1 0,05
0,77
0
0
0
Ni
1,28
0,93
0,16
< 0,1
< 0,1
< 0,1
0,022
0,01
3000
3,10
-
-
-
"
0,8
0
0
0,01
"
Datace
(př. n. l.)
3500
3400
3400
3800
3800
3800
Váha, kg
Reference
1,56
25, 26
30
30
95
95
95
55
"
0,065
0,095
0,029
20
hlavice hole
ornament
ornament
nástroj
nástroj
sekera
sekera
sekera
dláto
pila
hlavice
oštěpu
fragment
nádoba
jehlice
Izrael (Beersheba)
Izrael (Mishmar)
Izrael (Mishmar)
Izrael (Mishmar)
Izrael (Mishmar)
Izrael, Kfar Monash
Izrael, Kfar Monash
Izrael, Kfar Monash
Izrael, Kfar Monash
Izrael, Kfar Monash
Izrael, Kfar Monash
3300
3300
3300
3300
3300
3300
3300
3300
3300
3300
3300
12,0
3,5
11,9
1,92
1,15
4,07
3,55
2,20
Alishar Hüyük
Ur
Tel Asmar
2800
2900
2500
2,43
0,65
2,08
0,72
0,18
0,61
stopy
-
stopy
0,034
0,039
0,06
-
0,05
0,17
1,22
1,90
0,71
1,25
1,01
0,49
0,70
34
"
"
"
"
98
"
"
"
"
"
stopy
0,9
97
97
96
ND = nedetekováno
Tabulka 6 uvádí některé nejranější lokality, ve kterých byly nalezeny měděné artefakty, a předkládá konvenční
archeologické data spolu s dostupnými kalibrovanými daty 14C. Datování pozdějších lokalit na Blízkém východě
je velmi spolehlivé a u dat 14C se neočekává více odlišností od všeobecně přijatých archeologických dat
založených na historických událostech. Mnoho raných lokalit může být datováno pouze technikou 14C, ale v
některých případech datace 14C značně pozměnila dříve uvažovaná data, a to zejména v jihovýchodní Evropě.
Velké množství raných kovových artefaktů může být vyrobeno z ryzí mědi a mnoho z menších předmětů je
výhradně kovaná ryzí měď. Některé z větších předmětů jako sekeromlaty jsou z odlévané ryzí mědi a pouze v
případě, že předměty obsahují značné stopy As a Ni, si můžeme být jisti, že jde o pyrometalurgickou výrobu
mědi a tudíž o pravou dobou měděnou.
Sumerské městské státy na dolním Eufratu a Tigridu byly založeny až po roce 3500 př. n. l. Tyto státy vyráběly a
používaly měď ze severní a východní vysočiny, protože oblast delty postrádala minerály a palivo. Potřeby měst
povzbuzovaly horaly k hledání minerálů, aby byla uspokojena poptávka měst po kovu, doprovázená zároveň
zvýšením lokálního použití mědi. Šíření technologie muselo být velmi rychlé, vzhledem k tomu, že bylo
nalezeno velké množství lokalit poměrně vzdálených od Mezopotámie, které dokládají použití kovů.
Tabulka 6 Šíření metalurgie mědi na Blízkém východě a v jihovýchodní Evropě
Lokalita
Malá Asie
Egypt
Sýrie
Palestina
Typ produktu
Catal Hüyük
Suberde
Ali Kosh
Sialk I
Anau I
Anau II
T. Gawra
T. Giyan
T. Yahya
T. Yanik
Trója I
Badarian
Predynastic
Brak
Amuq F.
Mishmar
Kfar Monash
Beersheba
korálky - ryzí?
drátek - ryzí?
korálky; kovaná ryzí
měď
jehlice; odlévaná měď
šídla, jehly, nože
hrot kopí, sekery
čepel, šídlo, prsten
obsahující Ni
obsahující As
znečištěná Cu
nástroje aj. (As)
šídla a jehlice
sekera (Ni, As)
jehlice a plech
nástroje (+Ni)
nástroje a ozdoby (As)
nástroje (As)
nástroje (As)
Datace, př. n. l.
konvenční*
4500
4500
4000
4500-3000
3800
3500
3000
5000-4000
4000
4500
3500-3100
3200
3300
3500
kalibrované 14C
7000-6500
7000-6500
7000-5800
5500
5300-4300
3500
3700
4000
3400
21
Maďarsko
Tiszapolgár
sekeromlaty (As)
3000
4500
Bulharsko
Karbuna
korálky a sekery
3000
Slovensko
Tibava
sekeromlaty (As)
3000
Maďarsko
Baden
šídla a sekery
2000
2500-3000
* V některých případech tento sloupec zahrnuje údaje 14C s dříve uváděným poločasem rozpadu (5570 let)
Na Blízkém východě se toto období shoduje se značným nárůstem obchodu a přítomnost artefaktů v jednotlivých
lokalitách není dokladem místní produkce. Musíme se zaměřit na dílny, pece, strusky a formy. Mnoho z
rozsáhlejších odkrytých lokalit obsahuje dílenské okrsky, formy a pece. Lokality vzdálenější od minerálních
ložisek získávaly kov ve formě ingotů a na místě jej odlévali.
Začínáme spatřovat množství úrovní dosažených v pyrometalurgických technologiích. Tyto úrovně technologie
mohly být použity ve stejnou dobu a odrážejí rozdílné stupně kulturního vývoje uvnitř rozdílných skupin nebo
kmenů. Je poměrně snadné rozlišit novější technologie, produkující velké množství černé, sklovité, fayalitické
strusky bohaté na železo. Máme zde ale oblasti, kde byly zpracovávány měděné rudy zanechávající malá nebo
žádná rezidua. Přikláníme se k názoru, že pyrometalurgická technologie použitá v těchto případech byla
kelímková s oxidickými rudami vysoké kvality bez obsahu železa, které byly redukovány s dřevouhelným
palivem.8 Další fází mohla být technologie, která používala méně čisté rudy s vysokým obsahem křemíku a
oxidů železa, nebo využívající křemíku nebo železa jako tavidel a produkující velké množství strusky stejně tak
jako malých kapek kovové mědi.
Tyto tři etapy budeme označovat následovně:
(a) pyrometalurgický proces v kelímcích,
(b) pyrometalurgický proces v pecích umožňující odpich strusky s použitím tavidel nebo rud s obsahem složek
tavidel,
(c) pyrometalurgický proces v pecích umožňující odpich strusky s vysokým obsahem železa nebo manganu.
V současnosti definujeme kelímek jako nádobu zahřívanou z vnější strany s teplem vedeným skrze jeho stěnu. V
raných dobách však byly kelímky často zahřívány shora a teplo sálalo směrem dolů k vsázce. Tento postup se
v Japonsku užíval do 18. století9 a můžeme říci, že kelímkový proces používaný v Evropě v 19. století fungoval
na stejném principu.
Rozlišení mezi pyrometalurgickým procesem v kelímcích a procesem v bezodpichových pecích není vždy zcela
možné, protože vložením výfučny (dyzny) do kelímku shora dolů vznikne princip pece. Kromě toho je možné
v kelímku při jeho zahřívání z vnější strany vyvolat redukční reakce. 10
Není úplně od věci uvažovat o prvním typu redukční pece jako o otvoru v zemi. Přestože se všichni odborníci
neshodují na eneolitickém stáří tohoto typu pece,11, 12 objekt nalezený v Timna v lokalitě č. 39 představuje
charakteristický příklad takovéto konstrukce pece (viz obr. 1).
Mnoho produktů eneolitického hutnického období stejně jako některé produkty získané přetavováním přírodní
mědi obsahují vysoké množství arsenu. Převaha artefaktů obsahující arsen je tak veliká, že musíme uvažovat o
jedné z následujících možností: (a) přidání minerálů s vysokým obsahem arsenu do roztavené mědi při
redukčních podmínkách; nebo (b) výběru měděných rud s vysokým obsahem arsenu. Když jsme zkoumali
výsledky analýz, povšimli jsme si, že velmi málo předmětů překročilo hranici přibližně 7 % As. (Výjimky tvoří
pouze některé korálky z Kavkazu13 obsahující 14-24 % As).
Bohužel mnoho analýz se omezilo pouze na povrch předmětů, což může být zavádějící, protože některé prvky
jako je arsen, se mohou segregovat do povrchových vrstev. Slitiny s vysokým obsahem arsenu mohou být
získány společným tavením oxidů mědi se sulfidy arsenu jako je auripigment (AsS). 14
1 Redukční výheň na měď eneolitického typu z Timna, Izrael
Kovový arsen je relativně nestálá látka s bodem tání 613°C a oxid arsenitý (As2O3) s bodem varu 457°C je ještě
méně stálý. Pokud jsou arsenoměděné oxidické minerály redukovány (a pyrometalurgické zpracování těchto rud
může být prováděno pouze za redukčních podmínek), lze očekávat výsledek obsahující určité množství arsenu.
Výpočty ve skutečnosti ukazují, že většinu arsenu přítomného pod 7 % si slitina uchová. I v případě, že je
22
arsenová měď po redukci držena v hlubokém kelímku za redukčních podmínek, malé množství arsenu se ztratí, a
to pouze pozvolna z povrchu. Ve skutečnosti dochází ke ztrátě arsenu značnou rychlostí pouze, pokud je
arsenová měď kována zatepla. Bylo prokázáno,15 že během redukce arsenových oxidických rud z Helgolandu
obsahujících 1-2 % As ho do kovu přechází téměř 100 %.
Na druhé straně musejí být sulfidické rudy v určité fázi procesu zpracování praženy a během těchto operací
můžeme očekávat značné ztráty arsenu. Z toho důvodu nepředpokládáme tak vysoký výtěžek arsenu jako
v případě oxidických rud.
Byly tedy arsenové mědi více žádané, či snad obsahovaly snáze těžitelné měděné rudy arsen? Mechanické
vlastnosti odlévaných arsenových mědí nejsou o moc lepší než vlastnosti čisté mědi. V kovaném stavu se
nicméně u arsenových mědí objevuje rozdíl vzhledem k mnohem rychlejšímu mechanickému vytvrzování slitin
Cu-As. Tento efekt se také objevuje u cínových bronzů16 (viz obr. 2). Většina čistých a arsenových měděných
artefaktů vykazuje výrazné zpracování tvářením (zejména zatepla, ale někdy též zastudena), což může být patrno
v protažení struskových a oxidických částic přítomných v kovu. Je pravděpodobné, že bylo upřednostňováno
tváření před odléváním, vychází ze zpracování ryzí mědi. Jednalo se o vhodnou techniku pro zpracování
dostupného materiálu, která zcela zřejmě přetrvávala až do rozšíření zpracování cínových bronzů.
2 Vliv přídavku cínu a arsenu na tvrdost mědi po tváření zastudena (podle Marechal 98)
Na druhou otázku nejlépe odpovídá charakterizace původu měděných ložisek. Většina měděných rud, možná
dokonce všechny se nejdříve vyskytovala v podobě sulfidů. V charakteristickém sulfidickém ložisku, jako je
Ergani Maden v Turecku, jsou povrchové minerály složeny z železného klobouku (gossan) nebo oxidů železa,
které představují zoxidované železné složky sulfidických ložisek (viz obr. 3). V těchto podpovrchových vrstvách
mohou být nalezeny drahé kovy, ryzí měď a některé zoxidované měděné minerály, ale většina mědi by měla být
vyplavena dolů do níže se nacházející obohacené zóny, tj. do sekundárně obohacené zóny. Jedná se o zónu, která
poskytuje měď v nejvyšších koncentracích, a protože minerály arsenu a antimonu jsou relativně dobře rozpustné,
měděné rudy v této vrstvě je obvykle obsahují ve velkých koncentracích. Tato zóna často obsahuje minerály typu
fahlerz, tj. měďěno-arseno-antimonové sulfidy, jako jsou (CuFe)12 (AsSb)4S13, nebo tuhé roztoky tetraedritu
(CuFe)12 Sb4S13, a tenantitu (CuFe)12As4S13. Nejnižší zóny reprezentují původní ložisko a obsahují sulfidy mědi
v nízkých koncentracích, obvykle okolo 1-4 %. Tento druh rudy je v současnosti zpracováván nejvíce.
3 Řez typickým povrchovým jámovým dolem na měď zobrazující primární sulfidické rudy v hloubce a
obohacení pod železným kloboukem (Ergani Maden, Turecko)
Je zde možné vidět, že zatímco povrchová ložiska mohla být využívána jako první a mohla poskytovat ryzí měď
nebo lehce tavitelné oxidické rudy s dobrým výtěžkem čistého kovu, upřednostňována byla ruda s větší
koncentrací mědi z hlubší zóny poskytující tvrdší měď. To naznačuje, že lidé již v raných dobách ovládali
technologii extrahování kovů ze sulfidů. Takovýto typ rudy vyžaduje dlouhodobé pražení při teplotě
nepřesahující 800°C za účelem převedení všech železných a měděných sulfidů na oxidy a zestruskovatění oxidů
železa s křemíkem (písek), který pak při redukčních podmínkách tvoří křemičitan železnatý (fayalit). Jedná se o
opak předchozího procesu přidávání oxidů železa pro roztavení křemíku.
Z tohoto důvodu se tedy zdá, že hlavní opodstatnění pro kovovou chronologii Cu, Cu-As-Sn, Cu-As aj. spočívá v
povaze ložisek. Přírodní měď v železném klobouku může být použita jako první, dále oxidické rudy a naposledy
sekundárně obohacené sulfidické rudy. Jakmile bylo dosaženo primárního sulfidického ložiska, vyráběný kov
byl méně pevný než arsenové mědi a pro nástroje a zbraně tohoto období bylo nezbytné legování slitiny arsenem
nebo cínem.
Ve vraku pocházejícího z pozdní doby bronzové z Kas na pobřeží jižního Turecka byla nalezena amfora
obsahující auripigment.17 Dalším materiálem obsahující arsen je „míšeň“, která je složena z arsenidů Ni, Fe nebo
Cu. Ta mohla být získána při redukci rud typu fahlerz, které mohly být uschovány pro další použití ve zředěné
formě jako přísada do čisté mědi (,,tvrdicí přísada“). 18 Tento materiál byl nalezen v Guschau v Německu, kde
kousky odlitých prutů ze slitiny mědi s hrubým polokulovitým tvarem a délkou okolo 5 cm obsahovaly 17 % As
a 13 % Sb a dohromady s 16–19 % Ni. Předpokládá se, že nikl má tendenci stabilizovat antimon a arsen do
formy sloučenin, a tak snižuje jejich ztráty během přetavování. Tento efekt je velmi zřetelný v moderních
plamenných pecích na měď, kde je získávána „míšeň“.
23
Ne všechna ložiska mědi jsou primární jako ta v Ergani Maden. Izraelská ložiska nedaleko Timna jsou
sekundární a nacházejí se v roztroušených oxidických minerálech v bílých pískovcích. Některá se
zkoncentrovala do formy hrudek o velmi vysokém obsahu mědi, které se výrazně neliší od hnědelových hrudek z
kamenného uhlí objevených v Evropě. Protože pískovec je velmi měkký, izolované hrudky mohou být snadno
uvolněny roztloukáním při hlubinném dolování v měkkých horninách za vzniku ohromných hald písku.
Rudy bohaté na antimon, jako je fahlerz, nebyly jistě tak běžné jako rudy arsenové, ale máme několik případů
artefaktů z rané doby bronzové s vysokým obsahem antimonu. Například měděné ingoty s obsahem antimonu a
kousky antimonu z Velem St. Vid v Maďarsku,20 nemáme však žádné důkazy o tom, že by místní doly na
měděné rudy byly v provozu před střední dobou bronzovou (1800 př. n. l.). Rudy z těchto dolů obsahují 16,6 %
Sb a 17,4 % Cu.
Dále byly nalezeny kousky materiálu ze slitiny mědi z Parre, pravděpodobně ingotu, které jsou nyní v museu v
Bergamu, Itálii.21 Tento materiál obsahuje 14,5 % Sb a 6,2 % Ag. Vzhledem k tomu že byl materiál nalezen
spolu s plankonvexními ingoty z cínového bronzu, musí být datován do rané doby bronzové nebo období ještě
pozdějšího. Existuje velké množství dalších artefaktů, obsahující relativně vysoké množství antimonu. Protože
antimon vytvrzuje měď stejným způsobem jako arsen, mohl být právě tak žádoucí, a protože antimon není tak
nestabilní, podržel si při zpracování mědi větší podíl.
Šíření metalurgie
V centrální oblasti obklopující Anatolii docházelo k velice rychlému šíření myšlenek mezi rozvíjejícími se
kulturami tohoto regionu. Také řada nalezišť v Íránu poskytla nejstarší měděné artefakty. Mezi těmito nalezišti je
i Sialk, kde první fáze (Sialk I, příbližně 4500 př. n. l.) poskytla množství předmětů z čisté tvářené mědi. 22
Prvním předmětem byla prostá hlavice jehlice, složená z lité a tvářené mědi obsahující oxidy mědi; druhým byl
hrot šípu, který byl žíhán nebo tvářen zatepla. V Tepe Yahya jižně od Kerman v úrovni datované do období
3800-3500 př. n. l. byly nalezeny rozměrnější arseno-měděné nástroje jako dláta a šídla.7 Není pochybnosti o
tom, že tyto předměty představují pyrometalurgicky vyráběnou měď.
V Tal i Iblis v Íránu se pod pecí, datovanou analýzou 14C do roku 3792 +- 60 př. n. l., vyskytovala halda 60 cm
mocná a 100 m dlouhá, složená z fragmentů malých, mědí znečištěných kelímků a odpadní strusky. Tyto
fragmenty se datují do roku 4091 +- 74 př. n. l. ze dna haldy a do roku 4083 +- 72 př. n. l. na jejím vrcholu. C. S.
Smith3 to komentuje:
„Tento neobvyklý tvar fragmentů kelímků, hojné pozůstatky dřevěného uhlí, řídce zastoupený jíl a nepřítomnost
jakýchkoli pozůstatků pecí naznačuje, že pyrometalurgické praktiky byly značně odlišné od pozdějších
standardních metod.“
Zdá se, že se mohlo jednat o jeden z mála známých příkladů redukce rud v kelímcích a toto rané datum zapadá
do technologické posloupnosti. Kelímky byly mělké, ve tvaru loďky a zdá se, že byly zaplněné vysoce
kvalitními oxidickými měděnými rudami a dřevěným uhlím, umístěny pod palivem a zahřívány až do bodu tání
mědi za pomoci měchů.
V úrovni čtvrtého tisíciletí př. n. l. byly v Tepe Giyan nedaleko Nehavend samostatně nalezeny dva měděné
artefakty obsahující 1,0 a 1,35 % Ni spolu s dvěma cínovými bronzy. 23 V Yanik Tepe v severozápadním Íránu
byla nalezena plochá dýka opatřená řapem, obsahující 98 % Cu a „náhodnými stopami cínu“. Dýka byla
datovaná přibližně do roku 3500 př. n. l. 24 Absence redukčních pecí a přítomná struska naznačuje, že některé
z měděných nástrojů byly zhotoveny z přírodní mědi a přetavované v kelímku.
Je zřejmé, že mezi prvními uživateli nových metalurgických technik mohly být mnohem pokročilejší civilizace,
jako je civilizace egyptská. Nejranější měděné nálezy z Egypta jsou datovány do období 5000-4000 př. n. l.,
obsahují však zejména šídla a jehlice a mohly být vyrobeny z přírodní mědi. Uprostřed předdynastického období
(přibližně 4000 př. n. l.) se vyráběly sekery ze znečistěné redukované mědi. Rané předdynastické sekery
obsahovaly 1,28 % Ni + Co, 0,49 % As a 0,17 % Pb, přičemž takovéto poměry uvedených prvků nebyly zjištěny
u mědi přírodního původu.25 V období první dynastie (okolo 3000 př. n. l.) se začaly vyskytovat arsenové mědi
s vyšším obsahem arsenu. Bronzy se začaly objevovat v průběhu čtvrté dynastie (2600 př. n. l.).
Metalografický průzkum ploché sekery, která obsahuje 1,5 % As a pochází z první dynastie, odhalil, že sekera
byla odlita, tvářena a žíhána při 700°C nebo tvářena zatepla a lehce za studena tak, že bylo dosaženo tvrdosti 8024
90 HB ve středu a 92-112 HB na ostří.26 Starší předdynastická plochá sekera o hmotnosti 1,56 kg s vysokým
obsahem niklu a nižším obsahem arsenu měla velmi podobnou strukturu s tvrdostí 63-73 HB ve středu a 85 HB
na ostří.
Mezi nejstaršími měděnými nálezy v Mezopotámii jsou některé z Tepe Gawra severovýchodně od Mosulu.27
Soubor zahrnuje čepel, šídlo a prsten z úrovně XVII a knoflík z úrovně XII a všechny artefakty jsou datovány do
ubaidského období (4000-3500 př. n. l.) a nebyly dosud analyzovány. Al Ubaid je sídlištním pahorkem nedaleko
Uru a u kovů z nejstarších úrovní, u kterých byl proveden rozbor, bylo zjištěno, že jsou vyrobeny z nepatrně
znečištěné mědi bez obsahu arsenu.28 Ubaidská kultura v Uru (3500-3200 př. n. l.) produkovala sekery s 8,1 a
11,1 % Sn, nepochybně nejranější známé cínové bronzy.29
V severní Sýrii v Arnuq30 byly nalezeny měděné nástroje v úrovni datované přibližně do roku 3500 př. n. l.
V podstatě se jednalo o arsenové mědi s niklem v rozmezí 0,4-2,5 %. Jeden předmět obsahoval 1.52 % Sn a další
byl přímo cínový bronz bez niklu nebo arsenu. U fragmentu kelímku z úrovně datované do období 3100-2800 př.
n. l. bylo zjištěno, že obsahuje usazeninu s 0,5 % As, 1 % Ni a 5 % Sn. V další syrské lokalitě Brak byly
nalezeny měděné jehlice a plech srovnatelné datace a složení, ale bez obsahu cínu.31 V úrovni datované do 23002100 př. n. l. byla nalezena čedičová forma pro odlévání dlát.
V Abu Matar v údolí Beersheba v Palestině bylo objeveno množství eneolitických lokalit datovaných do kultury
Beersheba-Ghassulian (přibližně 3500 př. n. l.). Pražené a částečně redukované oxidické měděné minerály byly
nalezeny spolu s kelímky a částmi pece.32 Obvyklý typ fayalitických strusek zde nebyl přítomen a zdá se, že
některé části pyrometalurgických operací byly prováděny přímo zde v kelímcích ve válcové peci.33
Některé z nejstarších eneolitických předmětů z tohoto regionu jsou kultovního charakteru a datují se kolem r.
3500 př. n. l. Depot nalezený v jeskyni v Natal Mishmar Endegi, 34 na západním pobřeží Mrtvého moře zahrnoval
240 hlavic palic, 80 hlavic berel a 20 sekáčků nebo úzkých seker. Bylo zjištěno, že předměty kultovního
charakteru, jako jsou hlavice palic mají vysoký obsah arsenu, zatímco nástroje mají daleko nižší podíl arsenu,
což je činí méně křehkými a daleko více použitelnými. Obsah železa v těchto artefaktech byl vysoký, což nás
vede k předpokladu, že redukce byla provedena za pomoci strusek s vysokým obsahem železa, odlišných od
strusek z Abu Matar. Během období pozdního eneolitu je zde jasně postřehnutelný vývoj směrem k výběru
vhodného tavidla s oxidy železa, vytvářející fayalitické strusky a současně zdokonalení ve slévárenských
technologiích směrem k předmětům dutým, tenkostěnným s vloženým jádrem. Některé z palic mohly mít
stříbřitý vzhled díky vysokému obsahu arsenu. Další depot z Kfar Monash se skládal zejména z nástrojů a zbraní
odpovídajících první egyptské dynastii (3200-2750 př. n. l.). Mnoho z těchto předmětů vykazuje As v rozsahu
1,15-4,07 % v poměru vhodném pro výrobu nástrojů. 35
Zdá se, že pec nalezená v Timna (lokalita 39) nedaleko Eilatu zapadá do období eneolitu s vysoce železitými
fayalitickými struskami obsahující zrníčka mědi37 (viz tabulka 7). Rudy z Wadi Arabah, tj. rudy z Timna a
Fenan, však nemají vysoký obsah As a nalezené předměty z egyptské hornické svatyně řazené do 11. století př.
n. l. tento fakt dokazují,38 přestože mají vysoký obsah železa, pravděpodobně pocházejícího z fayalitických
strusek. Je tedy zcela jisté, že vysoké hodnoty As zjištěné v některých předmětech z depotů v Mishmar a Monash
ukazují na to, že byly vyrobeny na jiném místě nebo s přídavkem minerálů s vysokým obsahem As, přinesených
z jiných oblastí.
Znalost zpracování kovů se z Egypta nešířila dále na západ. V tomto případě se musíme vrátit do Anatolie a
Troady a sledovat šíření metalurgie okolo Černého moře směrem k Dunaji a přes Egejské moře do severního
Řecka. V samotné Tróji se kov objevuje v troskách prvního města (Trója I, 3000 př. n. l.) ve formě arsenových
mědí, ovšem ve značně zkorodovaném stavu a poskytuje pro analýzy pouze kvalitativní hodnoty. V Tróji II
(2500-2200 př. n. l.) je zcela jasné, že se zabýváme tvářenou slitinou mědi s 1 % As a okolo 0,015 % Ni,
pravděpodobně pocházejících ze zdroje v Anatolii.39 Nálezy otevřených a uzavřených forem z mastku a jílu
spolu s kelímky potvrzují existenci místní výroby, nikoli však lokální pyrometalurgické výroby.
V jihovýchodní Evropě známe dvě časné měděné hornické lokality. Jedná se Rudna Glava v bývalé Jugoslávii a
Ai Bunar v Bulharsku. Obě jsou přibližně stejné datace (období 4500-4000 př. n. l.) a náleží k pozdní kultuře
Vinča.40 Důl v Rudna Glava byl dobýván sázením ohně a následně lámáním čelby kamennými nástroji. Ruda
byla oxidická a mohla vyžadovat železnou rudu jako struskotvornou přísadu. Tato domněnka byla ověřena
experimentálně, ale stále nemáme žádné důkazy o pyrometalurgické činnost v této lokalitě. 41
25
Ai Bunar náleží do období Karanova IV datovaného do doby 4700 př. n. l. Dolování oxidických rud bylo
prováděno pomocí parohů a kovovými nástroji. Opět zde neexistují žádné stopy po pyrometalurgické výrobě, ale
v tomto případě byla na nedalekých sídlištích nalezena struska. 42
Raná datace těchto dvou lokalit jasně naznačuje to, že těžba měděných rud začala v Evropě mnohem dříve, než
se původně předpokládalo. Stále jsme na pochybách, zda se jedná o důkaz nezávislého vývoje technologie od
ryzího kovu k redukci rud.
Tabulka 7 Složení měděných pyrometalurgických strusek z lokality 39, Timna, Izrael (podle Lupu 37)
Složení, %
FeO
MnO
SiO2
CaO
MgO
Al2O3
Cu
H 2O
Na2O
ND = nestanovený
- = nedetekovaný
Číslo
07
22,38
44,78
11,42
2,65
3,93
11,1
ND
ND
72a
34,91
0,80
36,77
12,1
1,42
0,98
2,64
4,04
1,36
58c
30,37
29,33
30,11
12,17
0,98
0,73
ND
ND
64
43,12
0,16
16,26
20,80
0,23
0,37
8,36
ND
ND
Datování velkých měděných artefaktů, jako jsou sekery s okem, je daleko starší než u předmětů z Tróji, které jak
vidíme jsou relativně pozdní. Artefakty samotné jsou z čisté mědi 43 a ačkoliv jsou velké a odlévané s jádrem pro
otvor topůrka, mohly být vyrobeny z ryzí mědi. Zároveň je možné, že se nám v tomto regionu objevuje časná
tradice zpracování ryzí mědi, která se zrodila nezávisle, ale nevyvinula se do pravé doby měděné využívající
pyrometalurgické techniky. Víme o tom, že v hrobech maďarské tiszapolgarské kultury byly před rokem 3000
př. n. l. pohřbívány artefakty z ryzí mědi.44 Nemáme bohužel žádné důkazy o pyrometalurgických aktivitách v
této oblasti a je možné, že se jednalo o lokálně zpracovávanou ryzí měď.
Bulharsko nicméně poskytlo kamenné formy na výrobu plochých seker a měděných nástrojů datovaných do
doby 3000 př. n. l.45 Z Moldávie pochází depot z Karbuna čítající 852 předmětů, z nichž 444 bylo měděných a
stejného stáří.46 Většinou se jednalo o korálky. Vyskytovaly se zde pouze dvě sekery, což naznačuje, že v
jihovýchodní Evropě byla v tomto období rozšířená metalurgie založená na tradici odlévání ryzí mědi.
Přibližně v tomto obdobím šířily znalosti egejskou oblastí z Anatolie. Naostrově Lesbos nacházíme formy a
kelímky datované mezi roky 3000 a 2600 př. n. l. 47 Jedenáct analyzovaných artefaktů obsahovalo znečistěnou
měď a čtyři z nich měly obsah cínu v rozmezí 0,16 a 1,65 %. Většina nálezů z řeckého poloostrova a z Kréty
není starších než rok 2500 př. n. l. (raná minojská a raná heladská II – obě kultury z rané doby bronzové) a zdá
se, že s kyperskými nálezy je to podobné.
Přítomnost malého množství cínu v některých eneolitických artefaktech vyvolává otázku o zásobování Blízkého
východu minerály s obsahem. V roce 1987 bylo zveřejněno, že v oblasti Bolkerdag v pohoří Taurus na jihu
Turecka byly objeveny minerály obsahující stanin. Průměrný obsah cínu byl 0,2 %, což není pro cínové rudy
zrovna málo. Později v roce 1989 byl získán další nález ve stejném pásmu hor v Kestel, tentokrát se ale jednalo o
mnohem běžnější minerál kasiterit.49
Kromě toho důl obsahoval archeologické materiály datované do čtvrtého až třetího tisíciletí př. n. l. (pozdní
eneolit – raná doba bronzová). Ve spodních sedimentárních důlních ložiscích byla koncentrace kasiteritu 0,25 %.
V dostatečném množství by mohl být kasiterit s touto koncentrací zpracovatelný i v dnešní době.
Na světě bylo pravděpodobně mnoho malých zdrojů cínu podobných těmto, ale většina z nich byla vyčerpána a
nyní jsou neznámé. Tato problematika bude uceleně projednána v další kapitole.
Kavkaz se zdá být velkou překážkou pro šíření myšlenek z Íránu. Obyvatele zakavkazských lokalit na dolní
Volze a v Ukrajině nepoužívali měď přibližně až do roku 2200 př. n. l. a většina z těchto artefaktů se
vyznačovala vysokým obsahem arsenu.50 Kavkazské lokality datované okolo roku 2000 př. n. l. obsahovaly
26
hlavice oštěpů, nože, jehlice a teslice s obsahem arsenu mezi 0,5 a 10,0 %. Pouze pět z 54 předmětů z těchto
lokalit obsahovalo cín a analýzy ho udávaly v množství 1,82; 2,00; 10,08; 11,54 a 12,6 % Sn. 50 Jedna z dýk měla
stříbrné nýty.
Vrátíme-li se do jihovýchodní Evropy, můžeme si všimnout, že pozdně neolitické kultury používající měď
k zhotovování ozdob byly postupně nahrazovány eneolitickými kulturami, užívajícími měď k výrobě nástrojů.
Ještě okolo roku 3000 př. n. l. byla ekonomická hodnota mědi na východním Slovensku zanedbatelná. Nicméně
každý hrob na pohřebišti v Tibavě obsahoval měděnou teslici, v některých případech až 18 cm dlouhou,
vyrobenou z rudných ložisek středního Slovenska.51 Tyto hroby patřily tiszapolgárské kultuře, se kterou jsme se
již setkali v Maďarsku, a zdá se, že hutnické tradice této kultury se šířily západním směrem.
Zatímco velké množství seker bylo z vysoce čisté mědi, a proto mohly být vyrobeny z ryzího kovu, některé
z nich obsahovaly arsen a musely být vyrobeny z redukované mědi.
Tiszapolgárská kultura byla nahrazena baden-bodrogkeresztúrskou kulturou, vyznačující se čtyřúhelníkovými
šídly a plochými sekerami. Ve Vuçedol na řece Drávě byla nalezena tavící pec a forma na plochou sekeru. 52
Počátek badenské kultury může být datován těsně před rokem 2000 př. n. l.
Nejranější kultury v Itálii používající měď byly Remedello nedaleko Boloně a kultura Rinaldone z Toskánska.
Obě se vyskytovaly v období mezi lety 3000 a 2500 př. n. l. Analýzy artefaktů těchto kultur 53, 54 vykazují
odpovídající množství arsenu a antimonu a dokazují použití redukované mědi (viz tabulka 8).
V jihovýchodní Ibérii byla kultura El Argar přechodem mezi kulturami doby měděné a rané doby bronzové a
velké množství měděných artefaktů bylo analyzováno za účelem identifikace arsenu (viz tabulka 9). Arsen byl
nalezen v minerálech (1,86 % As205) i ve struskách (0,25 % As205), a proto zde není žádná pochybnost
o provozování pyrometalurgického procesu v tomto období.57 Nejstarší lokality kultur Los Millares a Vila Nova
de S. Pedro také produkovaly arsenové mědi.58 Pravděpodobně se datují do období 3000-2500 př. n. l. a jsou
nezávislé na hlavním proudu jihozápadního difúzního šíření.
Tabulka 8 Měděné předměty italských kultur Rinaldone a Remedello (podle Cambi,53, 54 a Otto a Witter94)
Předmět
Rinaldone
1 sekera
2 dýka
3 jehla
4 sekera
5 dýka
6 dýka
7 dýka
8 sekera
11 dýka
12 fragment
Remedello
dýka
plochá sekera
plochá sekera
plochá sekera
sekera
sekera
plochá sekera
plochá sekera
plochá sekera
dýka
dýka
Složení, %
As
Sb
Ni
Ag
Pb
0,0
0,19
0
stopy
0,11
0,17
1,5
0,05
0,18
0,30
0,0
0,42
0,21
0,30
0,29
0,40
0,0
0,0
0,16
0,43
stopy
stopy
stopy
stopy
0,07
stopy
0,052
0,022
0,05
0,05
0,23
0,08
0,28
0,21
0,08
0,29
0,008
0,010
0,17
0,25
0,0
0,33
stopy
0,0
0,0
0,24
0,0
0,0
0,29
0,0
7,80
stopy
stopy
stopy
0,0
0,0
0,15
0,40
0,17
8,0
4,6
0,0
0,0
0,3
stopy
0,6
0,5
0,0
0,0
stopy
stopy
0,6
stopy
stopy
0,02
stopy
stopy
stopy
stopy
stopy
stopy
stopy
stopy
0,2
0,1
0,1
0,05
0,05
0,05
0,16
0,13
0,05
0,20
0,12
0,0
stopy
0,3
0,8
0,09
0,07
0,0
0,0
1,2
0,05
0,06
Tabulka 9 Nejstarší iberská měď: kultury El Argar a kultury předcházející kultuře se zvoncovitými
poháry
27
Původ
Složení, %
předmětu
As
Los Millares
plochá sekera 1,1
Villa nova de S. Pedro
dýka
2,1
Estramaduro
dýka
2,1
hrot
2,6
hrot
3,7
hrot
2,8
hrot
stopy
dýka
6,4
jehlice
3,5
dláto
2,4
dláto
0,9
El Argar
plochá sekera 0,64
dýkovitá
3,7
sekera
dýka
1,65
dláto
1,6
plochá sekera 1,8
dýkovitá
2,8
sekera
dýka
2,2
dýkovitá
3,5
sekera
Reference
Sb
Ni
Ag
Pb
stopy
0,03
0,14
0,0
58
stopy
-
0,08
-
56
stopy
0,0
stopy
0,02
0,0
0,02
0,0
0,0
0,01
0,0
0,0
stopy
0,0
0,0
0,0
0,0
<0,01
0,0
0,02
0,02
0,01
0,01
<0,01
0,01
0,01
0,01
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
0,0
55
0,0
0,0
0,014
<0,01
0,54
<0,01
0,023
0,018
57
0,0
0,0
0,0
0,0
stopy
0,0
0,0
<0,01
0,01
<0,01
0,014
0,39
0,0
0,0
0,0
2,3
0,0
stopy
0,0
0,0
<0,01
<0,01
0,0
0,0
Zdá se, že právě v Ibérii existuje více dokladů pro pyrometalurgickou výrobu v kelímcích. V El Ventorro
nedaleko Madridu,59 byly nalezeny pozůstatky tří nádob obsahujících až 4 mm silnou vrstvu měděné strusky
vyrobených z materiálu odlišného od běžné keramiky. Zdá se pravděpodobné, že ačkoliv jsou tyto nádoby
zdobené, používaly se jako kelímky pro redukci kovů. Tyto kelímky kultury zvoncovitých pohárů měly průměr
okolo 10 cm, byly 5 cm hluboké a nejsou vůbec podobné nádobám z Tal i Iblis. Další lokalitou je Almizaraque,
eneolitické naleziště v Almérii. Byly zde redukovány bohaté oxidické rudy a výrobky obsahovaly 2-10 % As a
malé množství železa. Běžné vysoce železité strusky ani výfučny se zde nevyskytují. Teplota uvnitř kelímků
byla vyšší než vnější teplota, což je typické pro nejstarší kelímky používané pro tavení. Předpokládá se, že v
kelímku reagovaly polymetalické minerály za přítomnosti arsenu, ale i bez něj. 60 Pazoukhin14 předvedl, jak lze
tuto operaci provést, ale není jasné, zda mohla být realizována bez umělého zdroje vzduchu.
Znalost metalurgie se musela Evropou směrem na sever šířit rychle, protože v hrobech kultury zvoncovitých
pohárů v Holandsku byly nalezeny měděné artefakty datované metodou 14C mezi roky 1940-625 př. n. l.61
Ovšem není jisté, zda ovlivňující vlivy přišly ze západu nebo z východu. Pokud je o Britské ostrovy, podle všeho
se zde okolo roku 1900 př. n. l. setkal ibersko-atlantický a kontinentální vliv. Máme určité doklad o tom, že
atlantický proud přicházející z Ibérie přes Bretaň dal v Irsku vzniknout hutnické výrobě předtím, než v Anglii
definitivně zakořenil kontinentální vliv.
Do Skandinávie přišlo hutnictví poměrně pozdě. Fragmenty měděného plechu datovaného do roku 2900 př. n. l
nalezené na jutském poloostrově (Konens Hfj) jsou pravděpodobně importem nebo výrobkem z ryzí mědi. 62 V
této oblasti nebyly kovy vyráběny až přibližně do roku 1500 př. n. l.
Tavení ryzí mědi pobíhalo v Pegrevna v ruské Karélii ve 3. tisíciletí př. n. l. 63 Existují ale pochybnosti týkající se
skutečných zdrojů ryzí mědi v této oblasti, protože Fennoskandinávie byla pokryta ledovou pokrývkou, která
odstranila oxidické vrstvy z měděných ložisek, v nichž se obvykle nacházejí ryzí mědi. Na finské lokalitě
v Suovaara byl nalezen prsten z velmi čisté mědi, který byl podle přidružené keramiky datován do doby 33502800 př. n. l. Fakt, že tato lokalita sousedí s největšími měděnými doly ve Finsku v Outokumpu, naznačuje, že se
jedná o místní zdroj (přírodní měď může být utvářena druhotnými reakcemi).
28
Rusko a Dálný Východ
Slitiny na bázi mědi se v Číně vyskytovaly mezi roky 3000 a 2500 př. n. l., ale pravděpodobně blíže pozdějšímu
datu. Trasa šíření byla buď severní či středoasijská. Začínala v anatolsko-íránské oblasti nebo probíhala
Kavkazem, či procházela skrz Irán, severně k Amudarji přes Ťan-šan do Kašgar. Severnější trasy jsou
považovány za pravděpodobnější a máme určitý důkaz z Ruska, který tuto teorii potvrzuje. 65 Dvě lokality
podporují střední trasu – jedná se o již zmiňované Tepe Yahya a Anau (nyní Anau-Namazga) těsně na sever od
iránsko-turkmenské hranice. Anau I poskytuje data z doby měděné mezi roky 5500 př. n. l. a 4500 př. n. l. 66, 67
Nálezy sestávají z šídel, jehlic a nožů, které mohly být vyrobeny z ryzí mědi z iránských zdrojů. Anau II (okolo
5300-4000 př. n. l.) produkovalo ploché měděné hlavice oštěpů, formu a sekery podobné těm ze Sialk III, ale
pozdějšího data.
Severní cesta mohla začít u kobaňské kultury na severním Kavkaze vzkvétající na konci třetího tisíciletí př. n. l.
Z těchto lokalit byly datovány některé ingoty, strusky a formy s arseno-měděnými nástroji přibližně do roku
2000 př. n. l. Na dolní Volze prosperovala v této době srubová kultura Timber a v mohyle v Kalinovce na sever
od Volgogradu (2000-1800 př. n. l.) byl nalezen hrob slevače obsahující kamenné formy, výfučny a kelímky
(Obr. 8).68 Byl zde nalezen typ sekery s asymetrickým okem, který se objevuje až ve východním Německu,
Sekerabyla vyrobena ze slitiny mědi s 1 % As. Ruské lokality jsou pozoruhodné nahromaděním materiálu
pocházejícího ze zpracování kovů, náležícího z velké části do doby bronzové. V severozápadní Sibiři západně od
Uralu,vydala lokalita kultury Turbino výfučny, měděné kapičky, formy a kelímky datované do období 1500 př.
n. l.
V oblasti horního toku Jeniseje a pohoří Altaj existovala eneolotická kultura (Afanasevská kultura) okolo roku
2000 př.n.l. Tyto lidé byli spíše evropského než mongoloidního typu a zdá se, že od velmi raných dob docházelo
k pozvolnému průniku podél jižních stepních pásem.
Existují důkazy užití slitin Cu, Cu-Sn a Cu-Zn v Číně v období před dynastií Šang (před 1600 př. n. l.), sahající
snad až do roku 3000 př. n. l.69 Mosaz z Shangdongu je v období 2400-2000 př. n. l.trochu překvapující, ale
experimenty využívající dostupné rudy ukazují, že její získání je možné. 70
Indie
Dvě velké prehistorické civilizace indického subkontinentu, které existovaly severní Indii v údolí Indu, byly
Harappa a Mohendžodaro. Protože jsou poměrně raného data (3000-1500 př. n. l.), je pravděpodobné že znalost
zpracování kovu přišla přes jižní Írán nebo podél Perského zálivu spíše než přes obtížnou trasu skrz severní
Balúčistán nebo Afghánistán.71 Některé lokality v Balúčistánu jsou raného data,72 ale většina hutnických dokladů
je z pozdějšího období.73, 74 Navzdory brzkému výskytu mědi v Tepe Yahya začala doba měděná okolo roku
3000 př. n. l. kulturou Amri-Nal na jihu Balúčistánu a Sindhu a mnoho mědí obsahuje spíše nikl než arsen. Na
pohřebišti Nal byly nalezeny dva depoty obsahující ploché sekery, dláta, pilky a nože. Fragment ploché sekery
nalezený nedaleko obsahoval 4,80 % Ni a 2,14 % Pb. Všechny artefakty byly datovány do první poloviny 3.
tisícletí př. n. l.
Civilizace Mohendžodaro-Harappa byla ve svých formách spíše konzervativní a ploché sekery se používaly více
než typ sekery s okem, což dokazuje, že vztahy s Mezopotámií nebo Iránem, které snad existovaly v raných
etapách, nebyly dále udržovány.75 V samotné Harappě byly během období 2500-2000 př. n. l. používány tři
slitiny. Cu-Ni legovaná 1,27 % Ni, Cu-As legovaná 4,42 % As a bronzy s 11 % Sn a s nízkým obsahem arsenu.
Z 64 prozkoumaných vzorků z Mohendřodaro jich 20 obsahovalo nikl v rozsahu 0,3-1,49 % a pouze devět jich
bylo bronzových: mědi a bronzy byly přítomny ve všech úrovních. 76 Lothal je jediné hararské naleziště, které
poskytlo kelímky a formy na odlévání.77
Hranice Afghánistánu, Íránu a Pákistánu se střetávají na deltě řeky Helmand. V této oblasti jsou četná naleziště s
pyrometalurgickou výrobou mědi a haldami strusky. Na íránské straně máme Shahr-i-Sokhta a na hranici
Afghánistánu a Pákistánu je to území Shela Rud. Nacházejí se zde haldy, od těch reprezentujících
několikasezónní aktivitu až po oblasti pokrývající několik čtverečních kilometrů. Data 14C z těchto lokalit se liší
v hodnotách od 3950 př. n. l. do roku 800 n. l. Nejpravděpodobnějším zdrojem rud je pohoří Chagai v Pákistánu,
kde strusky dosahují vysokých obsahů mědi a s doly jsou spojovány různé typy kamenných nástrojů. 78
29
V povodí Gangy byly v období 1500-300 př. n. l. kovové nálezy v podstatě stále měděné. Množství nalezených
nástrojů z 20 lokalit se pohybovalo mezi 500-600 kusy a jednalo se převážně o ploché sekery a harpuny
primitivního typu.79 V severovýchodním Thajsku byly v kontextu, který se přibližně shoduje s datováním
naleziště v Harappa (3000-2300 př. n. l.) objeveny měděné předměty zahrnující sekery s tulejí, kelímky a
formy.80
Jižní a Střední Amerika
Prvním kovem, který se vyskytoval na archeologických lokalitách v jižní Americe, bylo zlato. Fragmenty
kovaných plíšků byly nalezeny na lokalitách z raných období formování (500-1 př. n. l.) v Supe a Viru v Peru,
přičemž komplikovaněji svařené předměty byly nalezeny na lokalitách severně od údolí Lamboyeque. 81 Na
bolívijské (západní) straně jezera Titicaca v Tiahuanaco poskytly výzkumy v pozdních úrovních
(předkolumbijské období n. l.) zlaté a stříbrné ozdoby. V Salinaru v Peru a na středním pobřeží oceánu byly
objeveny slitiny Cu-Au a také čistá měď v Cavernasu a Chiripě spadajících do tohoto období. Slitiny mědi a
zlata musely být vyráběny záměrně a mají široký rozsah složení. Mohly být vyrobeny tavením zlata s přírodní
mědí a rozpuštěním mědi mohly být získány povrchy bohatší na obsah zlata. 82
Močická kultura na severním pobřeží (klasické období, přibližně rok 500 n. l.) používala jako zbraně ploché
měděné sekery bez rukojeti s otvorem v týlu nástroje, skrz který se sekery připevňovaly k opasku.81 Objevují se
zde také měděné oštěpy a mědí okované rycí hole. V Tiahuanacu jsou ohromné kameny zdejších staveb spojeny
13 cm dlouhými měděnými skobami, podobnými železným skobám používaným v klasickém Řecku a Íránu o
více než tisíciletí dříve.83, 84
Shimadou a jeho kolegové nedávno objevily pyrometalurgickou lokalitu v Batan Grande v Peru 85 pracující s
mědí a o metalurgických aspektech podal zprávu také Merkel. 86 Byla zde objevena řada redukčních peci. Vzduch
do nich podle všeho vháněn vzduch píšťalami spíše než měchy. Považuje se za ověřené, že člověk je schopný
dmýchat přerušovaně tempem 40 l/min, což znamená, že dva dmýchači mohli dosáhnout v dobře izolované peci
teploty 1200°C. Tři dmýchači mohli pravděpodobně udržovat nepřetržitý přísun vzduchu.
Měchy zřejmě byly v této části světa vzácné a dmýchací píšťaly si v metalurgických operacích udržovaly
tradiční roli87 (viz obr. 4). Redukované rudy měly vysoký obsah As, čehož mohlo být dosaženo jejich
směšováním. Výsledným produktem byla směs strusky a zrníček mědi obsahujících 1-20 % As. Tato zrníčka
byla separována od strusky drcením a přetavováním, čímž byly získány malé plankonvexní ingoty. Datované
jsou do sicánského období mezi rokem 900 n. l. a objevením Ameriky.
4 Dekorativní mísa z Batan Grande v Peru znázorňující použití dmýchacích píšťal při pyrometalurgickém
procesu výroby mědi
Tabulka 10 Chemické složení jihoamerických antimonových a arsenových mědí
(a) Převážně ze západního pobřeží
1 hlavice kopí s tulejí (Titicaca)
2 sekera (museum Lima)
3 motyka (Pacasmayo)
4 motyka (Trujillo)
5 čepel motyky
6 plech (Andres)
7 motyka (pobřeží Peru)
Složení, %
Cu
97,4
95,2
98,4
95,95
95,6
90,75
98,2
Sb
0,08
0,7
As
2,14
4,43
1,55
4,03
4,27
5,30
-
88
83
83
83
83
89
83
(b) z Argentiny (z Caley90)
Předmět
As
nárameník
3,81
čelenka
3,40
hlavice sekery
3,37
hlavice sekery
2,65
šídlo
2,12
hlavice sekery
6,88
hlavice sekery
2,09
Sn
1,57
2,05
0
0
0
0,91
0
Sb
2,94
0,42
stopy
0
0
0,32
0
Pb
0
0
1,30
0,12
1,02
0
0
Zn
0,30
1,22
0,78
0,20
0,37
0
0
Reference
30
pinzeta
klín
náprsní krunýř
1,75
1,30
1,17
0
1,02
1,56
0
0,38
0,47
0
0
0
0
0
0
Vzhledem k tomu, že Bolívie i Argentina mají ložiska cínu, začal se v jižní Americe bronz v kovové
posloupnosti objevovat relativně brzy. O tomto aspektu pojednává další kapitola. Analýzy raných artefaktů
ukázaly četné zastoupení čisté mědi, část arsenových mědí a některé antimonové. Dokonce ještě v dobách Inků
(po roce 1200 n. l.) pokračovalo použití arsenových mědí i po zavedení bronzů s vysokým obsahem cínu, což se
shodovalo se situací v určitých částech starého světa.
Struktura a mechanické vlastnosti u těchto materiálů podle očekávání. Předměty 5 a 7 v tabulce 10 byly
metalurgicky prozkoumány:83 Tvrdost měděné motyky s 4,27 % As byla zvýšena tvářením zastudena maximálně
na 128 HB v blízkosti ostří. V jiných částech tvrdost kolísala mezi 72-107 HB a mohla být žíháním snížena až na
62 HB. Antimonová motyka (č. 7) měla maximální tvrdost 106 a minimální 73 HB. Žíháním byla tvrdost snížena
na 50 HB. Za povšimnutí stojí fakt, že maximální tvrdost zkoumaných bronzových nástrojů, pocházejících ze
stejné oblasti, dosahovala tvrdosti 150 HB pro bronz s 13,4 % Sn. Chrastítko ze Supe na pobřeží Peru bylo
vyrobena ze 100% Cu ze dvou plechových polokoulí, kovářsky svařených v teplotní oblasti blízko bodu tání
kovu na ohni z dřevěného uhlí, které poskytlo ochrannou atmosféru.
Hutnictví se pravděpodobně rozšířilo do Mexika okolo roku 1500 n. l. přes lid Chimú, užívající měď na
severním pobřeží Peru.91 Aztécká civilizace nedosáhla doby bronzové až do dob španělské nadvlády
pravděpodobně proto, že v Mexiku není k dispozici cín a pravidelný obchod s Inky žijícími na jihu nebyl
provozován.
Aztécká civilizace začala v Mexiku okolo roku 1000 n. l. Existují tvrzení, že v jedné z předchozích kultur
datovaných do období 100-500 n. l se nosily měděné přilbice, není však potvrzeno archeologickými nálezy. Za
studena kovaná měď se používala na výrobu seker, jehel a ornamentů v dobách střední kultury (300 n. l.), ale je
možné, že tyto předměty byly vyráběny z přírodní mědi. V aztéckých dobách se také používaly nože tumi
půlměsícového tvaru, u kterých se předpokládá (stejně jako u zlatého prachu), že soužily jako
prostředek výměnného obchodu. U třech malých zvonků z Yucatanu92 bylo zjištěno, že jsou vyrobeny z čisté
mědi, zatímco jeden zvonek pocházející z Mexika obsahoval 19,3 % Pb.
V době, kdy byl bronz ještě neznámý, bylo k dispozici značné množství zlata a stříbra a slévání mědi a zlata bylo
prováděno podobným způsobem jako v Peru. Zlato se sbíralo ve formě nuggetů a rýžovalo ve formě prachu.
Aztécké umění zobrazuje nádoby z plodů tropického stromu kalabaš s obahem zlatého prachu jako prostředku
směnného obchodu.
Literatura
1 R. F. TYLECOTE: "Early copper slags and copper-base metal from the Agadez region of Niger", JHMS, 1982,
16, (2), 58-64.
2 R. F. TYLECOTE: "Can copper be smelted in a crucible" JHMS, 1974, 8 (1), 54.
3 J. R. CALDWELL: "Tali lblis", 1967, Iran, 5, 144-146.
4 J. MELLEART: "Catal Hüyük", 1967, London, Thames and Hudson.
5 H. NEUNIGER, R. PITTIONI a W. SIEGEL; "Fruhkeramikzeitliche Kupfergewinning in Anatolia", Arch.
Aust., 1964, 35, 98-110.
6 A. HAUPTMAN: "The earliest periods of copper metallurgy in Feinan, Jordan", Der Anschnitt, 1989, Beiheft
7, Old World Archaeometallurgy, str. 119-136.
7 C. C. LAMBERG-KARLOVSKY: "Excavations at Tepe Yahya, Iran, 1967-69", Progress rep. I, Bull. 27,
Amer. School of Prehist. Res. Harvard, 1970.
8 P. T. CRADDOCK: "Evidence for Bronze Age metallurgy in Britain", Curr. Arch., 1986, 9 (4), 106-109.
9 MASUDA TSUNA a KUDO ZURUKU: (Ed. C. S. Smith), Burndy Lib Conn. 1983.
31
10 U. ZWICKER and F. GOUDARZLOO: "Investigation on the distribution of metallic elements in copper,
etc.", Archaeophysila: l, 1978, 10,360-375.
11 J. D. MUHLY: "Timna and King Solomon", Bibliotheca Orientalis, 1984, 3/4, 275-292.
12 B. ROTHENBERG: Bull. Mus. Haaretz, 1966, (8), 86.
13 I. R. SELIMKHANOV: Soviet Arch., 1962, (1), 67.
14 V. A. PAZOUKHIN: "Uber den Ursprung des alten Arsenkupfers", Metallurgija i gornoedelo, I, Moskva,
1964.
15 W. LORENZEN: "Helgoland and das fruheste kupfer des Nordens", Ottendorf, Niederelbe, 1965, Abs. Bull.
HMG, 1967, 1, (7), 13.
16 J. R. MARECHAL: Metaux-Corrosion-Ind., 1958, (397), 377.
17 G. BASS: "Splendors oft he Bronze Age", Nat. Geogr. Mag., 1987, Dec. 172, (6), 731.
18 U. ZWICKER: "Investigations on the extractive metallurgy of Cu-Sb-As ores", In: Aspects of early
metallurgy, (Ed. A. Oddy), BM Occ. Pap. 17, 1977.
19 J. R. MARECHAL: Prehistoric Metallurgy, Lammersdorf, 1962, 22.
20 O. DAVIES: Man, 1935, 35, (91), 86.
21 S. STORTI: Sibriurn, 1960, 5, 208.
22 R. GHIRSHMANN: "Fouilles de Sialk", 1938, Vol. 2, 205, Geuthner, Paris.
23 G. CONTENAU a R. GHIRSHMANN: "Fouilles de Tepe Giyan", 1935, 135, Geuthner, Paris.
24 C. A. BURNEY: Iraq, 1961, 23, 138.
25 H. C. H. CARPENTER: Nature, 1932, 130, 625.
26 H. C. H. CARPENTER: ibid., 1931, 127, 589.
27 A. J. TOBLER: "Excavations at Tepe Gawra I1", 1950, Philadelphia, University of Pennsylvania, University
Mus.Monograph.
28 C. H. DESCH: Brit. Assn., 1936, 1-3.
29 C. F. ELAM: J. Inst. Metals, 1932, 48, 97.
30 R. J. BRAIDWOOD et al: J. Chern. Educ., 1951, 28, 88.
31 M. E. L. MALLOW AN: Iraq, 1947, 9, 1.
32 J. PERROT: ibid., 1955, 5, 17-40; 73-84; 167-189.
33 R. F. TYLECOTE et al.: JHMS, 1974, 8, (1), 32.
34 C. A. KEY: Science, 1964, Dec. 18, 146, 1578-1580.
35 C. A. KEY: IEJ, 1963, 13, 289-290.
36 S. SHALEV a J. P. NORTHOVER: "Chalcolithic metal and metalworking from Shiqmim", In: Shiqrnirn,
(Ed. T. E. Levy) BAR Int. Ser. No. 356, 1987, 357-371, 689.
37 A LUPU, Bull. HMG, 1970, 4, 21.
38 B. ROTHENBERG: "The Egyptian Mining Temple at Timna", Inst. Archaeornet. Studies, London, 1989.
39 Bull. HMG, 1966, 1 (7).
40 B. JOVANOVIC: "The technology of primary copper mining in SE Europe", PPS, 1979, 45, 103-110.
41 B. JOVANOVIC: "Rudna Clava", Bar-Beograd, 1982.
42 E. N. CERNYCH: "Gornoe delo i metallurgiya v. drevneyshey Bulgari", Sofia, 1978.
43 E. VOCE a V. G. CHILDE: Man, 1951,51, (234), 139.
32
44 IDA BOGN AR-KUTSIAN: "The Copper Age cemetery of Tiszapolgar-Basatanya", 1963, Budapest, Akad.
Sci. Hung.
45 G. l. GEORGIEV a N. J. MERPERT: Antiquity, 1966, 40, 33.
46 T. P. SERGEEV: Soviet Archaeology, 1962, 1, 135.
47 W. LAMB: "Excavations at Thermi, Lesbos", 1936, Cambridge, BSA 1928-30, 30, 1.
48 K. A. YENER a H. OZBAL: "Tin in the Turkish Taurus mountains; the Bolkerdag mining district",
Antiquity,1987, 61 (232), 220-226.
49 K. A. YENER et al.: "Kestel; an Early Bronze Age source oftinorein theTaurus Mountains, Turkey", Science,
1989, April 14, 244, No. 4901.
50 I. R. SELIMKHANOV: PPS, 1962, 28, 68.
51 E. a J. NEUSTUPNY: "Czechoslovakia", 62, 1961, London, Thames and Hudson.
52 R. R. SCHMIDT: "Die Burg Vucedol", 1945, Zagreb.
53 L. CAMBI: Studi Etruschi, 1959, 27, 200.
54 L. CAMBI: ibid., 1959, 27, 415.
55 S. JUNGHANS et al.: "Kupfer und Bronze in der fruhen Metallzeit Europas", (SAM 2), 1968, Berlin, Verlag
Gebr. Mann.
56 S. JUNGHANS et al.: "Metallanalysen Kupferzeitlicher und fruhbronzezeitlicher Bodenfunde a us Europa",
(SAM 1), 1960, Berlin, Verlag Gebr. Mann.
57 H. a L. SIRET: "Les Premiers Ages du Metal dans le Sud-est de l"Espagne, 1887, Anvers.
58 A. DE PACO: Zephyrus, 1955, 6, 27.
59 R. HARRISON et al.: "Beaker metallurgy in Spain", Antiquity, 1975, 49 (196), 273-278.
60 S. ROVIRA: In paper presented to the conference on "The Discovery of Metals at St Germain en Laye", Jan.
1989.
61 J. J. BUTLER a J. D. VANDERWAALS: Paleohistoria, 1966, 12, 51.
62 B. STURUP: Antiquity, 1967, 41, 315.
63 A. P. JOURA VLEV: "The earliest workshop for the manufacture of copper in Karelia", Soviet Arch., 1974,
(3), 242 - 246.
64 J. P. T AAVITSAINEN: "A copper ring from Suovaara in N. Karelia", Fennoscandia antiqua. I, 1982, 41-49.
65 E. H. MINNS: Proc. Brit. Acad, 1942, 28, 47.
66 V. MASSON: Atti CISPP, 1962, 2, 205.
67 J. MELLAART: CAH, 1967, No. 59.
68 M. GIMBUT AS: "Bronze Age cultures in Central and Eastern Europe", 1965, London, Mouton.
69 R. F. TYLECOTE: "Ancient metallurgy in China", Met all. Mat. Tech., 1983, Sept., 435-439.
70 SUN SHUYUN and HAN RUBIN: "A preliminary study of early Chinese copper and bronze artefacts",
Kaogu Yuebao, 1981, (3), 287-302.
71 S. RATNAGAR: "Encounters: The Westerly Trade of the Harappa Civilisation", OUP, Delhi, 1981.
72 B. DE CAROl: Antiquity, 1959, 33, 15.
73 W. A. FAIRSERVIS: "Archaeological studies in the Siestan basin of SW Afghanistan and East Iran",
Anthrop. Papers of Am. Mus. Nat. Hist., 1961, Vol. 48.
74 J. M. CASAL: "Fouilles de Mundagik", 1961, 2 Vols, Paris, Klincksieck.
75 S. PIGGOTT: "Prehistoric India", 1950, London, Penguin.
33
76 C. H. DESCH: Brit. Assn, 1929, 264; 1931, 269.
77 R. F. TYLECOTE: "Early metallurgy in India", Metallurgist and Mat. Tech., 1984, July, 343-350.
78 W. TROUSDALE: Personal communication.
79 S. PIGGOTT: Antiquity, 1944, 18, 173.
80 W. G. SOLHEIM: Current Anthrop., 1968, 9, 59.
81 G. H. S. BUSHNELL: "Peru", 1956, London, Thames and Hudson.
82 W. C. ROOT: J. Chern. Educ., 1951, 28, 76.
83 E. V. NORDENSKIOLD: "The Copper and Bronze Ages in South America", 1921, Goteborg.
84 H. LECHTMAN: "Traditions and styles in Central Andean metalworking. In The Beginnings of the use of
metals and alloys", (Ed. R. Maddin), 2nd Int. Conf. Zhengzhou, China, 1986, London, 1988, 344-378.
85 I. SHIMADA, S. EPSTEIN a A. K. CRAIG: "The metallurgical process in ancient N. Peru", Archaeology,
1983, Sept/Oct., 38-45.
86 J. MERKEL a I. SHIMADA: "Arsenical copper smelting at Batan Grande, Peru", JAMS Bull., 12, 1988, 4-7.
87 C. B. DONNAN: "A pre-Columbian smelter from N. Peru", Archaeology, 1973, Oct. 26 (4), 289-297.
88 M. LOEB a S. R. MOREY: J. Arner. Chern. Soc., 1910, 32, 652.
89 W. WITTER: Metall und Erz., 1936, 33, (5), 118.
90 E. R. CALEY:" Analysis of ancient metals", 1964, Oxford, Pergamon.
91 G. C. VAILLANT: "The Aztecs of Mexico", 149, 1950, London, Penguin.
92 A. J. FISKE: J. Arner. Chern. Soc., 1911, 33, 1115.
93 T. E. LEVY a S. SHALEV: "Prehistoric metalworking in the southern Levant", World Arch., 1989, 20 (3),
352-372.
94 H. OTTO a W. WITTER: "Handbuch de altesten vorgeschichtlichen metallurgie in Mitteleuropa", 44, 1952,
Leipzig, Johann Ambrosius Barth.
95 R. F. TYLECOTE a H. McKERRELL: Bull. HMG, 1971, 5, 37.
96 C. H. DESCH: Brit. Assn., 1932, 437.
97 C. H. DESCH: Brit. Assn., 1935, 340.
98 R. HESTIN a H. TADMOR: Izrael Excav. J., 1963,13, 18.
34
Kapitola 3
Raná doba bronzová
Velkým objevem bylo bezpochyby zjištění, že cín propůjčuje odlévaným měděným předmětům výrazné
navýšení pevnosti v odlitém stavu bez nutnosti tváření zastudena. Myšlenka se ale pravděpodobně rozvíjela
velmi pomalu a na Blízkém východě máme období, kdy byl používán současně arsen a malé množství cínu.
V některých zemích je možné rozčlenit dobu bronzovou na základě kovové typologie na ranou, vrcholnou a
pozdní, ale to je spíše výjimkou než pravidlem. Kovy používané na Britských ostrovech v raném období byly
arsenové mědi a přímo cínové bronzy bez arsenu a olova. Ve střední době bronzové byla používaná přímo slitina
cínového bronzu, často přesahující obsah 10 % Sn. V pozdní době bronzové slitina obvykle obsahovala 10 % Sn,
ale do odlitků bylo přidáváno olovo. Zavedení olova nebylo univerzálním prostředkem a v Británii se zdá být
omezeno na jihovýchodní oblast. V ostatních zemích je olovo často nalézáno v bronzech všech období. Z tohoto
důvodu je lepší rozdělit období do dvou částí: ranou, dobu experimentování a pozdější, vrcholnou dobu
bronzovou.
Extrakční techniky
Zatímco ložiska arsenových a v menším rozsahu antimonových měděných rud jsou poměrně známé, jak ukazuje
jejich použití v raných měděných předmětech, cín není dohromady s mědí nacházen často. Ve skutečnosti jsou
cínová ložiska vzácná. Světová cínová ložiska jsou spojená s jistými typy žul a vyskytují se jen na několika
dobře známých lokalitách jako jsou Malajsko, Čína, Bolívie, Cornwall, Dolní Sasko-Čechy a Nigérie. Na všech
těchto lokalitách je cín nalézán zejména jako minerál kasiterit (SnO 2), který je v čistém stavu bílý, ale mnohem
častěji obsahuje větší nebo menší množství železa, které způsobuje jeho hnědý nebo černý vzhled. V některých
ložiscích je poměrně vzácně nalézáno malé množství sulfidů a cínatanů. V dnešní době pochází větší část
veškerého cínu, nepochybně jako v nejstarších dobách, z naplavených nebo důlních ložisek kasiteritu. Tento oxid
je relativně stabilní, má poměrně vysokou měrnou hmotnost (7.0) a sbírá se velmi podobně jako zlato na dně řek
nebo v píscích a písčinách. Z tohoto důvodu mohl být pravděpodobně získáván po stejně dlouhou dobu jako
zlato, ačkoliv původně mohl být vyřazován jako bezcenný.
Je pozoruhodné, že nejméně dvě z nejznámějších ložisek cínových rud Cornwall a Sasko, obsahují stejně tak
měděné rudy a je možné, že měděné rudy z těchto lokalit mohly být náhodně znečištěny cínem. Prehistorická
měděná struska z Ranis v Sasku obsahuje 0.62 % kovové mědi ve formě kuliček. Tento jev byl naprosto běžný
pro měděné strusky z pyrometalurgických procesů. 1 Zatímco celkový obsah cínu ve strusce byl pouze 0.05 %,
bylo zjištěno, že jeho obsah v měděných kuličkách dosahoval 1.2 %. To dokazuje, že nejvíce cínu ve strusce
bylo přítomno v měděných kuličkách a že redukovaná měď mohla obsahovat 1.2 % Sn. Měděné rudy z
Cornwallu, redukované v jižním Walesu v 19. století n. l. poskytují měď obsahující 0.7 % Sn. 2 Jedna z
redukovaných rud obsahovala dokonce 0.94 % Sn a 12.3 % Cu, poskytující poměr mědi vůči cínu 93:7 a z toho
důvodu byla schopna produkovat 7% cínový bronz.
Velké množství slitin mědi ze vzájemně vzdálených oblastí Euroasie obsahuje malé množství cínu, často
společně s arsenem (viz tabulka 11). Není pochyb o tom, že většina obsaženého cínu je výsledkem
pyrometalurgického zpracování měděných rud znečistěných cínovými minerály, ačkoliv v pozdějším období
mohla být část tohoto znečištění zapříčiněna znovuzpracováním starého zlomkového cínového bronzu. 3
Ačkoli je možné, že ložiska rud obsahující malé množství cínu jsou zodpovědné za nízké obsahy cínu ve
slitinách uvedených v tabulce 11, je nepravděpodobné, že skutečné cínové bronzy pocházejí z těchto typů
ložisek. Je mnohem pravděpodobnější, že potřebný cín přicházel ze známých ložisek v Itálii, Čechách, Sasku,
Malajsie nebo dokonce z Nigérie. Musíme připomenout skutečnost, že bronzy s vysokým obsahem cínu vstupují
na archeologickou scénu až v dosti pozdní době (po roce 3000 př. n. l. v Sumeru 4) a že množství nejstarších
kovových předmětů označených v 19. století za bronzy, je v dnešní době interpretováno jako arsenové mědi. Z
tohoto důvodu je vysoce pravděpodobné, že nejranější období užití standardních 7-10% Sn bronzů na Blízkém
východě se shoduje se schopností těchto civilizací obchodovat na značné vzdálenosti.
35
Od doby, kdy jsme zjistili více o obchodu mezi civilizacemi Malé Asie v 2. tisíciletí př. n. l., nemůžeme tuto
možnost opomíjet. Dokonce i Malajsie může být zahrnuta v okruhu možností. Obchod jistě procházel skrze
Hormuzský průliv a Perský záliv okolo roku 2500 př. n. l. a zajišťoval potřeby mezopotamských měst a cínové
bronzy s 10 % cínu se před tímto datem příliš nevyskytovaly. 5
Bohužel, na Blízkém východě máme málo případů, kdy se cín vyskytuje jako ryzí kov nebo jako oxid kasiterit.
Je zde cínový náramek z Thermi na ostrově Lesbos, datovaný okolo roku 3000 př. n. l.
Tabulka 11 Příklady bronzů s nízkým obsahem cínu s arsenem, nebo bez něho
Oblast
Írán
Írán
Írán
Irák
Irák
Irák
Indie
Egejská
oblast
Irák
Turecko
Turecko
Egypt
Španělsko
Argentina
Peru
Anglie
Bretaň
- = neurčováno
Lokalita
Předmět
Datace, př. n. l.
Tepe Hissar I
Geoy Tepe
Tepe Yahya
Ur
Ur
Kish
Mohenjo-Daro
Lesbos
jehlice
dýka
dýka
čepel
jehlice
fragment
-
3900-2900
2000
3000
2800-2500
2800-2500
2800
2100-1700
2800
Tel Asmar
Trója II
Trója III
Tutanchamonův hrob
Ifre
Idmiston
Ploudaniel
dýka
přívěšek
nárameník
nůž
dýka
plochá sekera
2500
2500-2000
2500-2000
2000-1800
přibližně 800 n. l.
přibližně 800 n. l.
1700
1800
Složení, %
Sn
1.74
~0.5
3.0
2.40
1.0
2.52
1.2
1.65
As
~0.3
1.1
-
49
52
110
4
4
106
82
7
2.63
2.18
2.90
1.80
1.07
1.57
2.49
1.54
0.009
0.15
0.97
1.50
stopy
3.81
2.9
4.07
107
111
111
3
40
95
97
17
81
Reference
Cínový bronz je možné vyrobit dvěma způsoby. První způsob je smíšení kasiteritu s mědí a zahřívání pod
dřevěným uhlím až do bodu tání bronzu, zatímco je kasiterit redukován na cín a absorbován mědí. Tímto
způsobem může být použit i sulfid, stannit.8 Druhou metodou je přidání kovového cínu ve správném poměru do
roztavené mědi. Tato metoda předpokládá pyrometalurgickou výrobu cínu, pro kterou jsou jen ojedinělé
doklady. Ve Velké Británii produkovala cornwallská lokalita Caerloggas z doby bronzové strusky v rituálním
kontextu a není tak žádná pochybnost o tom, že ve Velké Británii byl cín pyrometalurgicky vyráběn ve střední
době bronzové (1600 př. n. l.).9 Na druhou stranu byly v přístavu Plymouth v sousedním hrabství Devon
nalezeny dva nevelké ingoty mědi, obsahující malé množství cínu, přičemž v jednom z nich se nacházejí
zbývající krystaly kasiteritu, potvrzující použití prvního uvedeného procesu. 10
Z vraku lodi nalezeného na pobřeží Cap Gelidonia v jižním Turecku a datovaného do pozdní doby bronzové
(1200 př. n. i.) pochází další doklad dokládající obchodování cínem a kasiteritem. Celkem bylo ze dna moře
vyzdviženo okolo 16 kg bílého materiálu, obsahující 14 % SnO 2 a 71 % CaCO3. Předpokládá se, že nález
představuje zkorodovaný materiál z cínových ingotů s čtvercovým průřezem o délce hrany 6 cm.11, 12 Náklad
obsahoval také měděné a bronzové ingoty a kovový šrot. Loď cestovala západním směrem, což napovídá tomu,
že se jednalo o syrskou loď, převážející měď z Kypru do mykénských kultur na Krétě nebo v Řecku. Cín
nepochybně nepocházel z Kypru a musel být obchodován z mnohem vzdálenějších míst a vyzvednut během
plavby v některém z přístavů.
Druhý vrak nalezený u téhož pobřeží, u Ulu Burun nedaleko Kas, také poskytl cínové plankonvexní
(bochánkovité) ingoty a ingoty ve tvaru hovězí kůže.13
V poslední době byla lokalizována malá cínová ložiska v Sardinii, 14 Egyptě a tureckém pohoří Taurus. Jako
ostatní ložiska cínových rud, i tyto jsou srovnatelně nízké kvality. V jednom z nich kde je hlavním cínovým
minerálem cínatan (SnCuFeS) doprovázený Pb a Zn poskytuje koncentrace cínu do 3400 ppm, to znamená okolo
0.2 %. Struska sesbíraná z této oblasti obsahuje více než 500 ppm Sn.
36
Zdroje měděné rudy obsahující 3.93 % Cu se nacházely ve vzdálenosti 700 m od ložisek cínu. 15 I tak je poměrně
obtížné obohatit cínatan tak, abychom získali bronz obsahující 8 % Sn. Tyto procesy byly samozřejmě velmi
dobře známy v nejstarších dobách a v dnešní době víme, že je snazší vyrobit cínové bronzy z ryzího cínatanu
spíše než z mnohem běžnějšího kasiteritu.8 Druhé ložisko ve stejné oblasti obsahovalo mnohem běžnější minerál
kasiterit.16
Slitiny s nízkým obsahem cínu můžeme nalézt u téměř všech raných civilizací na světě, jak ukazuje tabulka 11.
V případě nálezů v Anglii, Španělsku, Bretani a Peru není mnoho pochybností o jejich původu, ale na Blízkém
východě jsou zdroje mnohem pochybnější a jejich výskyt směřuje k potvrzení představy, že se v oblasti Turecka,
Íránu a Iráku vyskytovaly zdroje měděných rud, poskytující kov s 1-3 % Sn.
Všude, kde se vyskytují rudy s příměsemi arsenu a došlo ke kontaminaci cínem, nacházíme takzvané arsenové
bronzy s 1-2 % Sn a 1-4 % As. Vliv cínu a arsenu na mechanické vlastnosti je více méně zlepšující a je
prokázáno, že zastudena tvářené slitiny tohoto typu jsou mnohem pevnější než čisté nebo mírně znečistěné mědi.
Přídavek 1 % Sn v tuhém roztoku může propůjčit stejné zvýšení tvrdosti při zpracování jako 1 % As. U čepele
dýky z královské hrobky v Uru (2800 př. n. l.) obsahující 2.4 % Sn bylo zjištěno, že se skládá z tvářeného a
žíhaného materiálu. Toto zjištění poskytlo doklad pokračování tradice kování arsenových mědí spíše než
odlévání.4
Dalším krokem byl přídavek cínu do arsenové mědi ve formě oxidu nebo kovu. Osm dýk z britské mohyly v
Bush Barrow (Wessex) mělo průměrný obsah 2 % As a 7.5 % Sn,17 které mohly poskytnout pevnost
srovnatelnou s 9.5% cínovým bronzem. Je pravděpodobné, že za účelem zamezení ztrát arsenu vzhledem k jeho
snadné oxidaci měl materiál ingotů nepatrně vyšší obsah arsenu. Obvykle je většina arsenu a část cínu přítomna
ve struskových vměstcích a z toho důvodu se nepodílí na vytvrzování.
Při studiu vývoje od rané doby bronzové přes střední dobu bronzovou je možné v artefaktech ze slitin mědi
zpozorovat trvalý úbytek v obsahu arsenu v těch částech světa, které původně využívaly naleziště arsenových
rud. Tento jev může být zapříčiněn změnou pyrometalurgické techniky, kterou byl kov po delší dobu držen při
oxidačních podmínkách nebo změnami v charakteru rudního tělesa s měnící se hloubkou těžby.
Během počátečních fází rané doby bronzové (pokud je to správný název pro období používající slitiny obsahující
pouze 1-4 % Sn) arsenové mědi často obnovily své bývalé postavení. To svědčí o tom, že obchod s cínem byl
často přerušován a nemohlo na něj být spoléháno. Pouze díky stálým obchodním kontaktům mezopotamských
měst začínáme nalézat stálost v obsahu cínu a zavedení standardního 10% cínového bronzu.
Když bylo možné získat cínové přísady tímto způsobem, nebylo dále nutné rudy redukovat, jako v případě
nutnosti udržení arsenu v rudě. Bezpochyby tato etapa v mnoha případech probíhala současně se snižováním
obsahu arsenu v rudách, když bylo dosaženo primárních sulfidických ložisek v nižších úrovních. V těchto
případech mohly být slitiny arsenu vyráběny přidáním arsenových minerálů.
Rozšiřování oblasti ve které bronzy nahrazovaly arsenové mědi probíhala velmi rychle, pravděpodobně proto, že
ložiska cínu byla v oblastech vně Blízkého východu daleko běžnější, nežli uvnitř něj. Dodavatelé cínových rud
se mohli zajímat o tom, k čemu jsou používány a technologie přidání cínu do mědi se mohla brzy rozšířit.
Extrakční technologie
Doklady pro tyto technologie se nacházejí v pecích a strukových haldách. Naneštěstí je často extrémně obtížné
datovat struskové haldy a někdy i samotné pece. Jak bylo výše zmíněno, měděné pyrometalurgické strusky měly
napříč historií zpracování kovů velmi jednotného složení, tj. fayalit (2FeO.SiO 2), s větším nebo menším
množstvím oxidu hlinitého a oxidu vápenatého. Obsah mědi je obvykle nízký, tj. 2-4 % a často ještě mnohem
nižší. Se štěstím je možné nalézt stratifikovanou haldu obsahující keramiku, ale zdá se, že mnoho starých
metalurgů bylo pouze chudými lidmi a nalézt střepy v haldách je pravděpodobné pouze u civilizací, kde se
keramika vyskytovala velmi hojně. Protože většina strusek má v sobě obsaženy kousky dřevěného uhlí, je často
možné je datovat pomocí metody 14C.
Přestože nebylo v některých zemích snadné nalézt doklady velmi rané pyrometalurgie, doly a jejich odpadní
haldy často poskytly velmi raná 14C data, jak můžeme vidět ve Walesu a Irsku18 (viz tabulka 12).
37
Se samotnými pecemi můžeme mít více štěstí, vzhledem k tomu, že některé z nich se nacházejí na sídlištích nebo
jsou spojeny s dílnami uvnitř paláců. Toto se nicméně děje pouze v místech s dobrými komunikacemi a
organizací, vzhledem k tomu, že je obecně mnohem snazší redukovat kovy spíše v horách, než dopravovat palivo
a rudu do sídlišť.
Metalurgické pece a kelímky
Pro raná období nemáme žádné uspokojivé doklady tvaru měděných ingotů. V pozdní době bronzové byly
v egejské oblasti používány ingoty ve tvaru hovězí kůže (oxhide) a plankonvexního tvaru, ale pouze malé
plankonvexní ingoty byly používány i jinde. V kontextu doby římské jsme se setkali s plankonvexními ingoty
vážícími až 20 kg.
5 Nákrčníky a napůl dokončené pruty arsenové mědi (podle Otto a Witter 1)
Pokud jsou arsenové mědi přímým produktem pyrometalurgického procesu a ne důsledkem legování, mohly
bychom očekávat, že v ingotech objevíme takovýto materiál. Plankonvexní ingoty arsenové mědi jsou sice
známy, ale jsou poměrně vzácné a nejsou nezbytně omezeny pouze na rané období. Mezi archeology převládá
myšlenka, že nákrčníkové ingoty nebo „kruhové nákrčníky s očky" (oesenhalsringe) popisované jako „lité
nákrčníky se svinutými konci“,19 reprezentující nejstarší známý „ingotový materiál“. Tyto pruty nebo kruhy
znázorněné na obrázku 5 jsou nepochybně z největší části arsenové,20, 21 ale nezdá se být logické očekávat, že
dávný metalurg formoval svůj produkt do dlouhého úzkého prutu (28 cm dlouhého) na dně redukční pece ani, že
jej vlil do tak dlouhé a úzké formy. Přestože jsou často uvažovány jako „lité“, jeden ingot z Leiten v Rakousku
(nyní v Lincu) byl tvářený1 a můžeme u něho předpokládat, že byl vyroben z kompaktnějšího kusu ingotu. Tvar
má být srovnatelný s železnými hřivnami pozdějšího data, které byly vyráběny jako meziprodukty vhodné pro
meče a obecně další kovářské zpracování. Ale vzhledem k tomu, že měď není snadno kovářsky svařitelná,
dlouhé úzké pruty a nákrčníky nemohly být v takové míře používány pro výrobu čepelí a seker, ale pouze pro
jehlice a svinuté dráty používané jako nápažníky, které jsou v depotech většinou obsaženy. Zdá se, že nemáme
žádné doklady pro formy ingotů, které mohly být používány jako výchozí bod jak pro nákrčníky, tak pro výrobu
mnohem masivnějších předmětů. Možné redukční pece z období eneolitu a doby měděné nikdy neprodukovaly
masivní „koláčovité ingoty“, ale pouze kousky kovu rozptýleného mezi struskou, která byla rozdrcena, aby je
uvolnila. Tyto kousky mohly být taveny v kelímcích a odlévány do krátkého prutového ingotu, který poté mohl
být kován do dlouhého prutu nebo nákrčníku. Tyto pruty mohly být metalurgem snadněji rozlámány, vloženy do
kelímku a odlévány do mnohem masivnějších předmětů, jako jsou hlavice seker. Na některých nejstarších
kamenných formách se nachází zahloubení ve tvaru prutu, které mohly sloužit k tomuto účelu.
Kelímkové pece
Pro tavení úlomků kovu v kelímcích mohlo být zapotřebí pouze kruhu z kamenů, hromadu žhavého dřevěného
uhlí a hliněnou výfučnu propojenou s měchy. Z této sestavy se nemuselo zachovat nic, snad jen s výjimkou
hliněné výfučny. Dostatečně vysokých teplot pro tavení bronzu (950°C) je možné docílit s válcovou pecí
s mřížkou, podobnou koši na oheň. Vzduch mohl vstupovat na spodní straně pece za pomoci komínového efektu
válcové části pece (viz obrázek 6). Obvykle zde mohl být postranní otvor, skrz který bylo možné umístit kelímek
do nejteplejší části plamene v malé vzdálenosti nad roštem. Rošt byl samozřejmě hliněný, proděravěný otvory
stejně jako u keramických pecí. Nejstarší známá kelímková pec je z pravděpodobně z Abu Matar z pozdně
eneolitické lokality nedaleko Beersheba (3300-3000 př. n. l.), kde byly nalezeny pozůstatky kruhové pece s 3040 cm v průměru, s 3 cm silnými vertikálními stěnami minimálně 12-15 cm vysokými.22, 24 Vnitřní povrchy silně
zesklovatěly, díky přítomnosti popela a kovu. Kelímky byly oválné se zakulacenými dny s vnějšími rozměry
11x8 cm a vnitřní hloubkou 7 cm. Byly vyrobeny z šedého jílu, který byl promíšen s nasekanou slámou. Nebyly
objeveny žádné formy ani výfučny, ale z této a sousedních lokalit byly vyzvednuty měděné ploché sekery, šídla
a palcáty. Mimo této lokality nemáme žádné další doklady kelímkových pecí, až nálezy z oblasti Timna v Izraeli
z přechodného období pozdní doby bronzové a rané doby železné. 25, 26 Kelímkové pece z Timna sestávaly ze
čtvercových kamenných schránek, v nichž byly do země hranou zasazeny čtyři kamenné desky, na vrcholu
s obezdívkou z malých kamenů (viz obrázek 7). Tato obezdívka mohla později zvyšovat pec v důsledku
nahromadění materiálu kolem ní. Schránka byla plná popelu a bylo zjištěno, že pokud by nebyl dmýchán vítr
z výfučen, pouze malý tah mohl dosáhnout až ke kelímku v peci. Musíme předpokládat, že ohniště bylo při
38
provozu často čištěno a že se ve spodní části pece nacházel vzduchový otvor, jako u výhňových pecí v době
římské. Podobné pece, datované do období eneolitu a rané doby bronzové, byly objeveny v ruské Karélii.27
6 Rekonstrukce eneolitické kelímkové pece z trosek nalezených v Abu Matar, Izrael (podle Perrot22)
7 Čtvercová kamenná kelímková pec z Timna (podle Rothenberg a Lupu113)
Odlévání a kování
Výfučna, vyrobená z tvrdě pálené hlíny je dalším artefaktem, který měl dobrou naději na přežití. Nejjednodušší
z nich je kónický kus hlíny s válcovým otvorem. Komplikovanější typy mají na jednom konci otvor o větším
průměru pro připevnění k hubici měchů a menší otvor na konci vstupujícím do pece: tento konec je často
zesklovatělý a pokrytý struskou.
Výfučny z doby měděné a doby bronzové se nezdají být odlišné od těch z ostatních období a pravděpodobně
nejlepší příklady jsou výfučny nalezené v pohřbech rané srubové kultury v Kalynivce,28 datované okolo 20001800 př. n. l. Jedná se o kelímkové výhňové výfučny, které velmi jasně vykazují právě popsané vlastnosti. Je
zajímavé, že náležely slévači bronzu a byly pohřbeny společně s ním, což ukazuje, že kovář měl důležité sociální
postavení. Obrázek 8 ukazuje celý soubor forem, výfučen a kelímků, nalezených v mohylovém hrobě č. 8
v Kalynivce, severně od Volgogradu. Je to jedno z nejzajímavějších zatím objevených metalurgických nalezišť a
bude použito pro dokreslení mnoha faktů na následujících stránkách. Nejprve se budeme zabývat výfučnami.
Konec, který byl upevněn k hubici měchů měří okolo 20 mm v průměru, ale ohnišťový konec se zdá být
extrémně úzký (5.0 mm) ve srovnání s 20mm průměrem výfučen z pyrometalurgických lokalit jako jsou ty
z Timna26 a Sinaje.29 Většina výfučen z mohyly je nějak zdobena, což lze rovněž spatřit na výfučnách z Timna a
dalších lokalit, a tento prvek může napomoci spojování s pecními vyzdívkami. V tomto případě je to
pravděpodobně vedlejším rysem a právě něčím, čemu se řemeslníci nemohou vyhnout. Podobné úzce zakončené
výfučny byly objeveny v další mohyle, ale ty již nebyly zdobeny.
Některé výfučny mají v průřezu tvar „D“ a mají plochý bok. To pravděpodobně z toho důvodu, že mohou být
položeny na zemi, jak je znázorněno na obrázku 9. Kelímky používané ve výhních jsou ohřívány z větší části
teplem sálajícím shora z ohně, v němž jsou umístěny a z toho důvodu by měly být velké a mělké. 30 Jistě bylo
nezbytné odlévat velmi rychle po vyjmutí kelímku z ohniště vzhledem k velkým ztrátám tepla.
Tyto pece by musely být velmi dobře izolované, aby teplo nebylo odváděno skrze ně do země. Japonské typy
jámových zemních pecí z 18-19. století ukazují, jak důležité to bylo.31
Z mnoha lokalit pocházejí výfučny kolenovitého tvaru. Tyto výfučny mohly být používány různými způsoby, ale
jeden z nich umožňuje dmýchání do tavící pece kovářem, pracujícím oběma rukama s vakovými měchy. Tato
technika byla přesvědčivě demonstrována Dr. Andrieux v Beaune na jaře roku 1988, kdy bylo do formy
odléváno typem kelímku zobrazeném na obrázku 13H, drženého pomocí opálené větve vložené do bočního
otvoru.
Kelímky mohly být vyrobeny z hlíny nebo kamene. Nejstarší je pravděpodobně z Abu Matar a pozůstatky
ukazují na půlkulový oválný kelímek o rozměrech11x8 cm, hloubkou 7 cm, sílou stěny 1 cm a výstupkem pro
odlévání.22
V Meser v Palestině,32 v Thermi,7 Lerna34 a Sesklo34 v Řecku byly objeveny kelímky oválného typu s držadlem
umístěném na konci nebo na straně, pocházející z druhého tisíciletí př. n. l. Tento typ byl navržen jako jeden ze
způsobů překonání problému s odléváním v kontextu eneolitu a doby bronzové. Vzhledem k tomu, že bod tání
páru měděných kleští, jako třeba těch z pozdní doby bronzové z Enkomi na Kypru,35 je nejvýše 1084°C a měď
musí být odlévána nejméně o 20°C přehřátá, tj. 1100°C, je zde problém s odléváním z kelímku s obsahem mědi,
ačkoliv s bronzy je tento problém minimalizován. Je pravděpodobné, že čelisti kleští chránil hliněný obal.
Všechny kelímky z Meser32 (3000 př. n. l.), Thermi6, 7 (3000-2500 př. n. l.) a Lerna V35 (2700 př. n. l.) (viz
obrázek 10) ukazují jednu z možných cest k překonání tohoto problému. Ta spočívala v namodelování výčnělku
na konci nebo na straně kelímku obsahující otvor o průměru 1 cm,do něhož mohl být vložený hlínou pokrytý
prut nebo klacek umožňující otáčení, nebo dokonce vyzvednutí kelímku pro lití.
8 Soubor kamenných forem, hliněných výfučen a kelímku z hrobu slevače bronzu v Kalynivce severně od
Volgogradu (bývalý SSSR)
39
9 Použití kelímku a výfučny z Ambelikou, Kypr (raná doba bronzová)
10 Příklad kelímku s otvorem pro rukojeť z Lerna, Řecko (střední doba bronzová) (s laskavým svolením
American School of Classical Studies, Athény)
Další způsob překonání problému ukazují kelímky z Kea (Keos)36 a Serabit37 (1550-1200 př. n. l.) mající otvor
na licím konci a zakulacená dna tak, že mohou být nakláněny. Kelímek ze Serabit mohl pojmout okolo 870
kubických centimetrů nebo 7.6 kg bronzu, který mohl být odléván nakláněním kelímku o více než 40°: forma
mohla být zapuštěná v písku před kelímkem a odkryta odhrnutím dřevěného uhlí nacházející se před ní, jak
ukazuje obrázek 11. Kelímek mohl být otáčen prutem či klackem tlačením nebo taháním tyčkou s háčkem za
přední část kelímku. Podobné kelímky s postranním licím otvorem byly nalezeny v Tell edh Dhiba´i a jsou
znázorněny v Mererukově hrobce z období Staré říše. Tyto kelímky musely mít nějakým způsobem řešenou
vyjmutelnou zarážku, což umožnilo přímé lití do forem bez nahýbání, jak ukazuje Davey. 38
11 Způsob používání kelímku z pozdní doby bronzové nalezeného v Keos, Řecko
Některé z egyptských hrobových maleb39 zachycují lití ze silnostěnného kelímku otevřeného typu (jako z El
Argar40) za použití vrbových prutů. Míza ve vrbových prutech mohla po krátkou dobu zabránit ztrátě ohebnosti
zuhelnatěním, ale nedá se očekávat, že by vrbové pruty vydržely po dobu naplnění celé řady asi 18 forem, jak je
znázorněno na obrázku 12. Pravděpodobně zde došlo k zapojení určit umělecké svobody ztvárnění. Je také
možné, že výjev zobrazuje pouze jedno z několika samostatných lití.
Příležitostně jsou nacházeny kelímky s nožičkami nebo s patkou. Jeden z nejstarších příkladů je z Tróje III
(2200-2050 př. n. l.) a kdyby nebyly objeveny i na jiných místech (například v raně křesťanském Irsku), mohli
bychom pochybovat o jejich použití jako kelímků.41 Trojský kelímek měl čtyři nožičky a obsahoval sedimenty
zlata a uhličitanu mědi (obrázek 13). Podobné kelímky byly nalezeny v lokalitě z doby bronzové v Dainton
v Devonu.42
Kelímek z Balaubash v Rusku28 (1500-1300 př. n. l.) měl dno a není jisté, zda by byl považován za kelímek,
kdyby neobsahoval usazeninu. Často je snadné zaměnit keramický střep za kousek materiálu kelímku a jedinou
cestou k ujištění se, je hledání intenzivního zesklovatění způsobeného dřevěným popelem spolu se znečištěním
struskou. Čas od času mohou běžné keramické střepy spadnout do vrstvy popelu ve výhních a tímto způsobem
zesklovatí, ale je nepravděpodobné, že by obsahovaly strusku nebo kovová residua.
12 Egyptské kelímky držené pomocí vrbových prutů během lití do forem; kov je roztaven v kelímku ve
výhni s nuceným přívodem vzduchu pomocí čtyř nožních měchů, vrbové pruty sloužily k vyzvedávání
kelímku k formě uprostřed, která má skupinu licích kanálů; jeden z mužů napravo přináší oxhide ingot
ve tvaru hovězí kůže; výjev z hrobky v Thébách přibližně 1500 př. n. l. (podle P. E. Newberry 39)
13 Typy nejstarších kelímků
A2 Trojúhelníkovitý kelímek z Mikulčic, Morava; 8. století
B1 Půlkulovitý kelímek z Tel Zor, Izrael; pozdní doba bronzová – raná doba železná
B2 Kelímek s plochým dnem z Godmanchester, Spojené království; doba římská
B3 Kuželovitý kelímek ze St. Albans (Verulamium), Spojené království; doba římská
B4 Kelímek s plochým dnem z Tel Quasile, Izrael (11. stol. př. n. .l); pozdní doba bronzová – raná doba železná
B5 S Kelímek s nožkou z Tróje III (2100 př. n. l.) (rozměry jsou velmi přibližné)
B6 Kulatý kelímek s patkou z Balaubash, bývalý Sovětský svaz; pozdní doba bronzová
B7 Čínský kelímek s patkou (obráceně zakřivený); dynastie Šang (bez udání rozměrů)
C Kelímek s krčkem z Huntsham, Spojené království; doba římská
D1 Horizontálně zúžený kelímek z Kalinovky, bývalý Sovětský svaz; pozdní doba bronzová
D2 Vertikálně zúžený kelímek z Culykhan, Skotsko; pozdní doba bronzová
E Uzavřený kelímek z Dinas Powys, Wales; 7. století
F Kelímek ve tvaru vaku (kulovitý kelímek) z Godmanchester, Spojené království; doba římská
40
G Zašpičatělý kelímek (se zúženým okrajem), Corbridge, Spojené království; doba římská
H Kelímek s tulejkou z Meser, Izrael (3000 př. n. l.)
J1 Oválný kelímek se zakulaceným dnem z Tróje IV (2000 př. n. l.)
J2 Oválný kelímek s plochým dnem ze Skandinávie; pozdní doba bronzová
K Lžícovitý kelímek z Balanova, bývalý Sovětský svaz; pozdní doba bronzová (bez udání rozměrů)
L Kelímek z Keos s licím otvorem na jednom z konců; pozdní doba bronzová
Největší množství nejstarších nalezených kelímků je polokulovitých nebo ve tvaru lodičky. Některé z kruhových
kelímků mají ploché dna, tak jako z Tel Quasile25 and Timna v Palestině. Pozdější jsou velmi často
trojúhelníkovité nebo podobně jako moderní kelímky kulaté s mírně nálevkovitým hrdlem a plochým dnem. (viz
obrázek 13). Předběžná typologie kelímků je uvedena v tabulce 12.
Tabulka 12 Typologie kelímků
A Trojúhelníkovitý nebo ve tvaru „D“
A1 Trojúhelníkovitý; se zahroceným dnem - mělký
A2 Trojúhelníkovitý; se zahroceným dnem - hluboký
A3 Ve tvaru „D“
A4 Trojúhelníkovitý – s plochým dnem
B Kruhový
B1 Půlkulovitý
B2 S plochým dnem
B3 Kuželovitý
B4 S plochým dnem – s nálevkovitě rozšířeným hrdlem
B5 S plochým dnem – s nožičkami
B6 S patkou
B7 S patkou – obráceně zakřivený
C S krčkem
D Zúžený
D1 Horizontálně zúžený
D2 Vertikálně zúžený
E Uzavřený
F Ve tvaru vaku nebo kulovitý
G Zašpičatělý (se zúženým okrajem)
H S tulejkou
J Oválný nebo lodičkovitý
J1 Se zakulaceným dnem
J2 S plochým dnem
K Lžícovitý
L S licím otvorem
Kelímkové pece
41
Je důležité být schopný rozlišovat mezi pyrometalurgickou výrobou a tavením, což v některých případech
umožňuje složení strusek. Jak jsme viděli, redukční strusky jsou v podstatě železité křemičitany, bohaté na
železo a s nízkým obsahem neželezných kovů. Na druhou stranu mají kelímkové strusky tendenci stávat se
bohatší na neželezné kovy a dřevěný popel a chudé na železo. Jsou zde v podstatě dva typy strusek: (a) vnitřní
strusky, které vznikají jako výsledek reakce mezi mědí, oxidy železa v tavenině a složkami kelímku, zejména
křemenu. Z tohoto důvodu se jedná o komplexní křemičitan, ale strusky mohou obsahovat i určité množství
železa, protože zachycená redukční struska železitého křemičitanu vyplouvá na povrch, pokud je materiál ingotu
přetavován a mísí se s ostatními křemičitany. (Mohou zde být další pozůstatky kovů ulpívající na stěnách
kelímku a jejich analýzy nám poskytují vodítko k tavenému kovu). A (b) struska na vnějším povrchu kelímku
vzniklá reakcí mezi dřevěným popelem a hliněným materiálem kelímku. Čas od času je složení upraveno
přídavkem oxidovaného kovu, který stekl po stěnách kelímku během tavení nebo lití. V tabulce 13 jsou uvedeny
některé analýzy, kde můžeme vidět, že ačkoliv jsou tyto strusky proměnlivé ve složení, všechny obsahují
neželezné kovy a mnohem méně železa než redukční strusky. Tabulka 14 ukazuje výsledky přetavování surové
mědi v inertní atmosféře na lokalitách z Izraele. Zatímco ze zde nevyskytují žádné změny v již tak velmi nízkém
obsahu olova, které je rozpuštěno v mědi, obsah železa byl výrazně nižší.
Kelímkové tavení je často prováděno pod příkrovem dřevěného uhlí a prostředí se tak stává redukční. Pokud je
ale prostředí oxidační, velké množství legujících prvků vstupuje do strusky, jako se zjevně stalo v Serabit, kde
tavenina byla rozhodně bohatá na olovo.
Tabulka 13 Složení kelímkových strusek, hmotnostní %
CuO
FeO
SiO2
Al2O3
CaO
CO2, H2O,
O2
Ni
Zn
Pb
Sn
As
- = neurčováno
Chrysokamina
(Kréta)67
45.05
2.40
Serabit
(Sinaj)37
Cu 21.7
Fe 1.9
Abu Matar
(Izrael)24
Cu 47 42
Fe 9 23
Tel Quasile
(Izrael)
Cu 18
Fe 20
Tel Zeror
(Izrael)
Cu 20
Fe 12
Timna
(Izrael)
Cu 43
Fe 19
23.8
37.9
zbytek
zbytek
zbytek
zbytek
28.75
0
-
-
-
-
0 (Desch)
-
stopy
38.0
0
0.5
<1.0
absence
absence
-
stopy
0.48
0
-
0
0.72
6.4
-
<0.1
0.62
-
Výskyt bronzu v rané době bronzové
Nejstaršími bronzy se zdají být ty z Mezopotámie, tj. ze starého městského státu, který byl závislý na mědi z
ložisek anatolských a perských vysočin a pravděpodobně i na obchodu s dodávkami cínu. Pokud se zajímáme
zkoumáním chronologie lokalit v regionu delty Eufratu a Tigridu, můžeme být ohromeni shodou v datovaní
výskytu pravých cínových bronzů. První výskyt bronzu se zdá být ve všech nejstarších lokalitách mezi lety
3000-2500 př. n. l.: před tímto datem byly používány kovy ryzí nebo se jednalo o arsenové mědi.
V královských hrobkách v Uru datovaných do první dynastie okolo roku 2800 př. n. l. byly objeveny pravé
cínové bronzy s 8-10 % Sn.4 Hlavice seker měly ve středu typickou litou strukturu s výskytem delta fáze a
ředinami. V dalším případě byla šipka ze stejného období vyrobena z tvářené a žíhané mědi se závěrečným
tvářením zastudena a předměty z Geoy Tepe v Ázerbájdžánu byly také bez obsahu cínu. Později (okolo 2200 př.
n. l.) vydaly hroby v Uru mědi a bronzy s nízkým obsahem cínu (0-2.4 % Sn), které byly tvářené. Tyto
skutečnosti naznačují, že anatolské a perské vrchoviny se neúčastnily nejstaršího použití bronzu a i v místech
jako Ur mohlo přerušení dodávek cínu vést k opětovnému návratu k bronzu s nižším obsahem cínu.
Tabulka 14 Efekt tavení na složení surové mědi (podle Lupu a Rothenberg 26)
Číslo vzorku
V základním stavu, %
Fe
Pb
Po přetavování, %
Fe
Pb
42
1
2
3
4
5
18.0
6.1
8.0
14.1
8.0
0.03
0.05
0.05
0.03
0.01
0.07
3.40
1.34
0.40
0.09
0.03
0.05
0.21
0.03
0.03
Nyní se podíváme na situaci v Tróji na západ od anatolských vrchovin. Osídlení lokality v Tróji začalo okolo
roku 3000 př. n. l. s Trójou I a použitím arseno-měděných předmětů, jako jsou šídla, jehly, jehlice a fragmenty
hliněných forem. S jednou výjimkou (10 % Sn bronz v Tróji II) se cínové bronzy nevyskytovaly až do Tróji III a
IV (2200-1900 př. n. l.).43 Je zde málo náznaků opětovného návratu, ukazující na to, že obchodní spojení byla
udržována až do konce využívání této lokality (1190 př. n. l.). Trója III a IV poskytla mnoho kelímků a
kamenných forem.41 Kelímky byly z větší části mělkých polokulovitých tvarů: jeden měl čtyři nožičky a
sediment mědi a zlata. Byly zde objeveny otevřené i uzavřené steatitové formy určené pro odlévání nástrojů a
zbraní.
Současná s Trójou I je i lokalita Thermi na Lesbu, reprezentující stejnou kulturu. Vykopávky v Thermi mimo
cínového nápažníku vydaly i čtyři cínové bronzy z celkem 26 analyzovaných předmětů ze slitin mědi. 6, 7
Datování pokrývá období 2700-1200 l. př. n .l. a dva z bronzů se objevují v pozdějších úrovních. Na této lokalitě
byly také nalezeny výfučny, kelímky a fragmenty hliněných forem. Kyklady také poskytly několik pravých
bronzů mezi souborem měděných a arseno-měděných předmětů. Bronz byl použit na sekery s otvorem na
topůrko, teslice a dýky.
EGYPT
Až od čtvrté dynastie (2600 př. n. l.) začínáme v předmětech ze slitin mědi spatřovat výrazné množství cínu.
V době střední říše (2000 př. n. l.) existují náznaky změny a pravá doba bronzová začala brzy poté.3 Je
pravděpodobné, že většina používaného kovu pocházela ze Sinaje, kde byly objeveny eneolitické a mladší
lokality. Mladší lokality ukazují rozsáhlé využívání materiálu na bázi mědi a některých dalších minerálů
z regionu.44 Přestože již z páté dynastie (okolo 2500 př. n. l.) pocházejí hrobové scény zobrazující dmýchání
píšťalami, nemůžeme předpokládat, že se jednalo o postup tavení kovů užívaný v daném období: vzhledem k
tomu, že může způsobit pouze lokální zvýšení teploty, například pro tvrdé pájení nebo svařování. Pro tavení či
redukci musel být použit přírodní tah nebo měchy.
Zdá se, že na bronzových artefaktech z této oblasti nebyly provedeny žádné metalografické průzkumy. Dva
zkoumané artefakty z doby bronzové se ukázaly být arsenové mědi.45 První je hlavice sekery datovaná do doby
1800 př. n. l., která obsahuje 1.5 % As a 0.2 % Sn. Sekera byla odlévaná, ale vykazovala stopy tváření zatepla
nebo tváření zastudena následované žíháním. Žíhaná struktura měla tvrdost 57-90 HB, zatímco koncové
zastudena tvářené oblasti měly tvrdost 112 HB. Druhým předmětem byl nůž z 18. dynastie (1600-1300 př. n. l.)
s 0.81 % As a 0.03 % Sn. Tento předmět také vykazoval strukturu tváření zatepla. 46
Dalším příkladem mědi z období rané doby bronzové je socha Pepiho I (6. dynastie, okolo 2200 př. n. l.). 4 Měď
zde byla použita pro svoji tvárnost, jelikož velká část sochy je vyrobena z plechu. Brzy po období střední říše byl
na sochy používán bronz a je pravděpodobné, že na menší figury byly použity techniky ztraceného vosku nebo
přesného lití na vytavitelný model. Hrobové scény zobrazují techniky lití do uzavřených forem, které se uplatnily
pro výrobu dveří. Polovinu kamenné formy použitou pro nábytkové ozdoby můžeme spatřit v káhirském muzeu.
Buhen poskytl důkaz ze staré říše (3. tisíciletí př. n. l.) pro redukci měděných rud s nízkým obsahem železa, ale
tyto byly redukovány s přídavkem železných rud jako tavidla. Přesné určení původu rud, které obsahovaly více
než 0.5 % Au není známé, ale mohly pocházet z Východní pouště.47
ÍRÁN
Lokality v Sialk,48 Tepe Hissar49 a Hasanlu50 jsou chudé na bronzové předměty a zdá se, že úrovně se slitinami
mědi náleží k nebronzovým fázím rané doby bronzové.
Na druhé straně poskytl Tepe Giyan51 kromě dvou příkladů mědi s vysokým obsahem niklu (1-1.35 % Ni), i dva
cínové bronzy s 11.4 a 13 % Sn. V Geoy Tepe52 na severozápadě Íránu se začínají cínové bronzy vyskytovat
okolo roku 2000 př. n. l. U jehlice obsahující okolo 10 % Sn bylo shledáno, že se jedná o žíhaný tuhý roztok
43
s jemnými zrny, který byl pravděpodobně tvářen zatepla. Další jehlice a nánožník, oba s obsahem okolo 5 % Sn,
se vyskytovaly také v měkkém žíhaném stavu. Na druhou stranu bronzový korálek vykazoval alfa-delta
eutektoid v matrici tuhého roztoku. Objevovala se zde i určité množství strusky a olova, ale vnější oblasti zrn
byly rovnoosé a zdvojené a z tohoto důvodu musel být materiál žíhaný a částečně homogenizovaný. Pozdní
výskyt korálků na této lokalitě poukazuje spíše na obchodování, než na místní zdroje.
Skutečnost, že archeologické úrovně v Tepe Hissar,49 datované až do období 2100-1800 př. n. l. neobsahují
pravé bronzy, ale pouze slitiny s 0.78-2.24 % Sn, dokreslují nerovnoměrný rozvoj bronzů v Íránu. Ze Sůs53 na
irácké hranici nepocházejí z období 1800 př. n. l. pravé bronzy, ale pouze slitiny s obsahem cínu do 1.63 %. Až
do období „luristských bronzů“ (1500-700 př. n. l.), nevidíme v Íránu skutečný rozkvět doby bronzové. Toto
bude pojednáno v následující kapitole.
PERSKÝ ZÁLIV
Jedna z možných oblastí zásobujících mezopotamské civilizace mědí byla nalezena v Ománu a je téměř jisté, že
se jedná o legendární Magan, zmiňovaný v akkadských a sumerských textech. Měď zde byla zpracovávána již od
třetího tisíciletí př. n. l. a nejintenzivněji během období Umm nan Nar na přelomu 3. a 2. tisíciletí 54, kdy byly
taveny bohaté sekundární rudy obsahující 30 % mědi. Produktem byl kamínek a kovová měď a jako tavivo byly
používány železné rudy. Komplexní produkt byl rozdrcen a kousky mědi byly odděleny od strusky a kamínku a
přetaveny. Odhaduje se, že během tohoto období bylo v této oblasti vyrobeno 2000-4000 tun mědi. Některé
výsledky analýz vykazují vysoký obsahy niklu55 a je pravděpodobné, že tato oblast je jedním ze zdrojů artefaktů
s vysokým obsahem niklu často nacházených na Blízkém východě.
SÝRIE A PALESTINA
V údolí Amuq, nyní v Turecku, bronz začal být vyráběn okolo roku 3000 př. n. l. (Amug G). Z tohoto období byl
objeven kelímek, který měl usazeninu obsahující 5 % Sn, 0.5 % As a 1 % Ni. Stopy minerálů mědi naznačují, že
zde probíhala redukce kovu a výroba bronzu.56
Bronzy z Ras Shamra57 a Byblos 58 datované okolo roku 2200 př. n. l. obsahují cín, kolísající z 2.84 % až do
18.21 %. Mnoho syrských vzorů, jako měsíčkovité sekery z Jericha a Tell el Hesi59 je zaznamenáno také
v Palestině. Sekera s otvory z Megido, stejně jako jehlice z výraznými hlavicemi datované do EB III, mohou být
importy. Byly provedeny metalografické průzkumy šesti artefaktů palestinského původu, zahrnující pět dýk a
jednu měsíčkovitou hlavici sekery. Dýky ukázaly očekávaný přechod z arsenových mědí do cínových bronzů
během přechodného období z rané doby bronzové do střední doby bronzové (okolo roku 2000 př. n. l.).
Měsíčkovitá sekera byla plně cínový bronz s 8.6 % Sn a 1.3 % Pb, jež napomohlo odlévání takovéhoto typu
nástroje s tenkým profilem.60
EGEJSKÁ OBLAST
Domněnka, že právě ze Sýrie došlo k prvnímu šíření cínových bronzů západním směrem je podložena jistými
podobnostmi mezi Krétou a Byblem. Doklady obchodu na západ existují ve formě tří dýk pocházejících z Byblu,
jedné nalezené na Kypru a dvou na Krétě (2000 př. n. l.). 61 Na konce rané doby bronzové (2100-1900 př. n. l.)
existovalo mezi Ras Shamra v Sýrii, Kyprem a Krétou mnoho společných rysů, ale obchod jistě neprobíhal
pouze jednosměrně.
Kypr měl mnoho co nabídnout v souvislosti s mědí, ale ne cínem a není proto překvapivé, že předměty nalezené
v eneolitickém a středním kyperském kontextu jsou čisté mědi s relativně nízkým obsahem As.62 Mnoho z nich
má neobvyklých 0.5 % Sn a je dobře možné, že některé z rud pocházejí z ložisek v pohoří Taurus v Turecku.
Když se věnujeme studiu řecké pevniny, nacházíme očekávané arsenové mědi v kontextu raného helladského
období,63 ale v Sesklo v Thesálii se začínají již objevovat bronzy.64 Na této lokalitě byl objeven kelímek
s tulejkou (viz obrázek 13). Ve Vardavoftsta65 v Makedonii byly objeveny dva zředěné bronzy (2.14 % a 3.37 %
Sn) společně s bronzovou jehlicí obsahující velké množství cínu, antimonu a niklu. Je nepravděpodobné, že tato
lokalita byla osídlena před rokem 1000 př. n. l.
Nicméně je zřejmé, že i lokality pozdní doby bronzové na pevnině často produkovaly bronzy s velmi nízkým
obsahem cínu, takže údaje získané z analýz z Vardavoftsta nejsou neobvyklé. Rysem řeckých pevninských
artefaktů v pozdní době bronzové jsou komplexní slitiny obsahující značné množství antimonu a zinku
44
naznačující, že dokonce i v takto pozdním období nebylo snadné cín získat a byl nahrazován antimonem
z místních zdrojů, snad z Makedonie.
KRÉTA
Výrazně více než o řecké pevnině víme o Krétě.21, 66 Počátky metalurgie se objevují v rané minojské kultuře I
(2400-2200 př. n. l.) a hlavní centrum se zdá být na mesarské planině na jihu. Většina nálezů z tohoto období
jsou arsenové mědi, zatímco zředěné bronzy (3.14-3.16 % Sn) se nevyskytují až do střední minojské kultury I
(2000 př. n. l.). Aghia Triada ze střední minojské kultury III (1700 př. n. l.) vydala bronzové dýky a nože
obsahující 9.48 % a 8.65 % Sn.67 Velmi známé krétsko-mykénské dvojbřité sekery jsou ve většině případů
cínovými bronzy (3-18.0 % Sn). Formy pro tyto a další předměty byly nalezeny v Mallia68 a Melos.69
Ačkoli máme náznaky záměrného přidávání cínu již v rané minojské kultuře I-II (2500-2200 př. n. l.), až od
střední minojské kultury II (1800 př. n. l.) byl bronz používán pro širokou škálu předmětů. 70 Standardní slitina
(10 % Sn) byla pravidelně vyráběna až od střední minojské kultury III (1700 př. n. l.). V tomto období byl
obchod schopen poskytovat cín i měď, jak víme ze dvou vraků lodí z jižního Turecka.12, 13
ITÁLIE
Měděné kultury Remedello a Rinaldone ustoupily kulturám rané doby bronzové okolo let 1900-1800 př. n. l.
Proměnu je možné spatřit na změnách stylu artefaktů – lité sekery s lištami místo plochých seker, často se
zářezem v týlní ploše, pomocí kterého se umísťoval kolík nebo nýt do topůrka (viz obrázek 14). Existují stopy
obchodování přes Brennerský průsmyk, 71 ale v Toskánsku se nacházejí ložiska měděných i cínových rud, které
byly nepochybně v minulosti využívány. Analyzované předměty ze severní a střední Itálie ze 44 % spadají do
skupiny, která obsahuje poměrně velké množství stříbra, ale malé množství arsenu a antimonu. 21 Často také
obsahují znatelné množství zinku, o němž víme, že je přítomný v toskánských rudách.67
V různých částech Itálie bylo nalezeno mnoho depotů, což ukazuje zvyšující se použití kovu v rané době
bronzové. Ve Val Seriano byl nalezen nedatovaný depot 35 plankonvexních bronzových ingotů, obsahujících
7.15 % Sn a 1.59 % Ag.72 Kousky kovu nalezené spolu s tímto depotem měly pouze 0.42 % Sn a 1.4-5 % Sb, což
ukazuje na velmi rozdílný zdroj, pravděpodobně maďarský. Další depoty byly nalezeny v Noceto blízko Forli a
Montemerano, nedaleko řeky Fiory. V Ripatransome na východním pobřeží byl objeven depot 25 nepoužitých
dýk s masivní rukojetí. Tento nález naznačuje, že v malé vzdálenosti odsud, pravděpodobně v Toskánsku, se
nacházela dílna, v níž mohly být tyto dýky vyrobeny.
Většina italských seker a dýk z rané doby bronzové obsahuje 9 a 15 % Sn což naznačuje, že v tomto regionu
nebyl žádný nedostatek cínu. Deset z šestnácti depotů pochází z provincií Siena a Grosseto v okruhu 50 km od
Monte Anianta, kde se nacházejí ložiska mědi. Cínové rudy se vykytují na severozápad odtud, v Coline
Metallifere. Ve střední Itálii existovala bohatá apeninská kultura a v jednom z nalezišť z této kultury, v Copa
Nevigata na pobřeží Jadranu, byla nalezena měděná forma.67
14 Některé příklady raně italských plochých seker, se zářezy v týle, ukazující způsob upevnění na toporo
Ačkoli jsou zde známky kontaktu s mykénským světem, naznačují zájem o italský cín a měď, hlavním znakem
italské rané a střední doby bronzové je intenzivní lokální vývoj.
Sardinie je jednou z nejdůležitějších průmyslových oblastí Itálie a kromě toho, že má několik ložisek mědi a
olova, má také přinejmenším jeden zdroj cínu v Monte Linas, který byl prokázán teprve nedávno.73 Bohužel
velmi málo artefaktů ze slitin mědi je stratifikovaných. Může se zdát, že v období eneolitu a až do začátku 2.
tisíciletí, zde vznikaly ryzí mědi s malým množstvím arsenu. Po krátké rané době bronzové přišla v průběhu
kultury nuragů (po roce 1500 př. n. l.) vrcholná doba bronzová, o které bude pojednáváno v následující kapitole.
IBERSKÝ POLOOSTROV
Jedná se o další oblast s velmi známými ložisky cínu, které jsou v dnešní době téměř vyčerpané. Cínové rudy
byly objeveny v Coruña na severozápadě Španělska a napříč provinciemi Pontevedra a Orense směrem na
severovýchod Portugalska.74 Malá ložiska cínu jsou známa také z Murcia a Alméria.75
Existuje mnoho zpráv o enormních struskových haldách na iberském poloostrově. 76, 77 Mnoho z nich je zcela
zřejmě výsledkem extrakce drahých kovů z pyritických ložisek nohatých na arsen, olovo a antimon, ale chudých
na měď, jako například Minas dos Moros v Portugalsku.75 Nicméně rudné těleso v Rio Tinto na jihozápadě
45
Španělska poskytovalo ložiska bohaté na měď (>8 % Cu) v sekundárně obohacených zónách a je odhadováno, že
pouze v římském období zde bylo vyprodukovalo 60 000-70 000 tun kovové mědi. Není pochyb o tom, že tato
ložiska a nejspíše také oxidovaná pásma na povrchu byla využívána v mnohem starších obdobích.
I přes tyto dostupné zdroje se avšak zdá, že žádná těžba zde nebyla prováděna až do 3. tisíciletí př. n. l. Doklady
zpracování mědi byly nalezeny v několika sídlištích, kde byly vyráběny artefakty z mědi a arsenové mědi. 78
Plnohodnotná doba bronzová nezačala dříve než v období 1700-1000 př. n. l., což je dobře vidět na El Argar a
dalších lokalitách v jihovýchodním Španělsku,40 které ukazují přechod od arsenových mědí k pravému bronzu
právě tak, jako v britské kultuře Wessex.
Kultura El Argar začala okolo roku 1700 př. n. l. a mohla se vyvinout z kolonií založenými lidmi přicházejícími
z východního středomoří.79 Lokalita El Argar je zvláště bohatá na kovy a poskytla 494 bronzů z celkového
souboru 1450 artefaktů ze slitin mědi.40 Pravá fáze doby bronzové nezačala dříve něž okolo roku 1500 př. n. l. a
bronzy se vyznačují nízkým obsahem arsenu a olova, jak se v pozdějších fázích rané doby bronzové dá očekávat.
Obsah cínu kolísá od 4.6 % v noži do 13.15 % v náramku. Byly zde objeveny kamenné formy a mělké
polokulovité kelímky, ale pouze několik ingotů. Jeden kelímek obsahoval zoxidované měděné krusty, které měly
5.05 % Sn a 0.92 % Pb a nepochybujeme proto, že na této lokalitě byl kov redukován a odléván (viz tabulky 15,
16 a 17 s analýzami kovů, rud a strusek).
Nejdůležitější typy artefaktů vyráběné v tomto období jsou výrazně rozšířené sekery (forma na jejich výrobu
byla nalezena v El Argar), dýky s širokým jílcem, ploché čepele nožů nebo dýky s organickými jílci, halapartny,
nápažníky a jedna dlouhá čepel meče. Zdá se, že bronzy byly používány pouze pro silné nápažníky (které byly
pravděpodobně odlévané), dýky nebo nože a dlouhá čepel meče, zatímco zbylé artefakty jsou měděné.
Žádné metalografické průzkumy nebyly zatím provedeny, takže není jasné, jestli byly tyto artefakty pouze
odlévané nebo na závěr kované. Mnoho z nich se zdá být kovaných a průměrný obsah cínu v bronzech je okolo 8
%. To je vhodné složení pro kování zatepla nebo tvářením zastudena v rozsahu žíhání. (Zdá se, že představuje
typickou kulturu rané doby bronzové s poměrně primitivní technikou.)
Tabulka 15 Složení iberských bronzů z kultury El Argar
Provenience
Předmět
Reference
Sn
Pb
As
Campos
náramek
7.53
Campos
náramek
12.39
Campos
náramek
5.0
Campos
náramek
13.15
C. del Agua
plochá sekera
8.26
0.68
El Argar*
nýty
10.00
El Argar
nýty
7.84
El Argar
nýty
6.54
El Argar
nůž-dýka
4.60
El Argar
nůž-dýka
5.35
El Argar
meč
6.43
El Argar
obsah kelímku
5.05
0.92
El Argar
ingot
36.21
20.84
El Oficio
nýt (dýka)
10.0
0.0
0.0
El Argar
sekera
6.6
0.85
<0.01
Los Millares
nápažník
0.16
tr.
~10.0
* Z El Argar pochází 494 "bronzových" předmětů z 1450 předmětů ze slitin mědi
tr. = stopové množství
Pb
0.0
0.32
tr.
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
40
21
21
21
Tabulka 16 Analýzy některých měděných rud a koncentrátů
Prvek
Sulfid,
Wieda
(Harz)1
Sulfid,
Huttenrode1
Sulfid,
Treseberg1
Sulfid,
Kamsdorf
(Fahlerz)
1
Cu
26.0
34.3
30.0
32.04
Sulfid,
Velem St.
Vid
Maďarsko1
17.35
Sulfid,
Mitsero,
Kypr103
Sulfid,
Kypr35
koncentrát
2.1, 2.5
22.6
Oxid,
Parazuelos
a východní
Španělsko40
20.5
Oxid,
Gaudos
67
50
46
zahrnuje
CuO
Ag
Pb
As
Sb
Zn
Fe
S
Sn
Bi
Co
Ni
SiO2
Al2O3
CaO
1.86
tr.
0.23
24.11
4.16
9.32
34.64
-
tr.
0.11
2.14
0.02
19.06
38.22
-
tr.
0.08
0.08
0.002
Prvek
Sulfid,
Bocheggiono,
Itálie67
Sulfid,
Tepe
Hissar49
Cu
Ag
Pb
As
Sb
Zn
Fe
11.2
0.81
0.03
0.06
tr.
0.33
27.01
76.1
tr.
6.26
S
30.45
17.2
Sn
Bi
Co
Ni
SiO2
Al2O3
CaO
0.24
tr.
0.22
0.43
10.19
15.05
3.84
4.85
28.34
1.83
2.95
29.90
6.04
16.64
1.4
28.60
-
0
0
0
tr.
0.46
36.51
6.29
-
25 g/t
0.02
0.02
0.02
1.5
33
40
tr.
tr.
tr.
0.5
1.21
0.5
27.8
velmi málo
0.1
0.3
14.8
FeO 5.1
0.137
27.0
Oxid,
Egypt
východní
poušť Abu
Seyal53
5.48
Oxid,
Timna
Izrael26
Oxid,
Burgas
Bulharsko112
Sulfid
koncentrovaný,
Rakousko108
Oxid,
Egypt
východní
Sinaj3
41.6
převážně
oxidy
velmi
málo
0.3
9.0
0
24.0
0
0
0
8.4
28.35
0.025
0.05
0.27
0.08
32.04
3.1
0
25.8
tr.
0
0
0
0
-
0.33
4.92
0.33
1.61
0.05
0.7
přítomnost
0
Tabulka 17 Analýzy měděných pyrometalurgických strusek, hmotnostní %
Prvek
Felsberg,1
Sasko
Kitzbühel,109
LBA
silná
tenká
Apliki,
Kypr104
LBA
Parazuelos,
Španělsko40
Timna
II,
Izrael
Volo
Kastro
Řecko112
Skouriotissa,
LBA 104
Kypr,
I
II
III
26
Enkomi
Kypr,104
LBA
Ras
Shamra,
Sýrie,104
LBA
LBAEIA
Fe2O3
66.6
56.67
44.51
65.6
56.73
43.3
53.5
64.9
69.8
69.4
64.7
65.78
SiO2
16.9
30.25
31.64
21.3
19.7
40.2
7.74
19.42
15.7
24.2
15.6
18.5
CaO
ND
1.85
7.40
1.14
4.06
9.3
0.9
1.22
0.70
-
1.3
2.4
Al2O3
2.65
-
-
7.8
0.34
2.2
-
3.83
1.73
0.28
1.7
5.1
MgO
ND
-
-
tr.
0.54
0.5
2.72
tr.
tr.
-
BaO
3.28
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Cu
2.74
1.08
0.24
0.91
12.1
0.61
2.06
0.7
-
3.6
5.8
1.9
Sn
0.15
-
-
-
0.05
-
0.06
-
-
-
-
-
FeO
tr.
47
Pb
tr.
-
-
-
1.8
-
tr.
-
-
-
-
-
Zn
tr.
-
-
-
-
-
0.77
-
-
-
-
-
0.54
0.06
0.10
-
1.83
-
-
3.37
0.26
Sb
0.48
-
-
-
-
-
As
1.52
-
-
0.17
-
-
Bi
0.19
-
-
-
-
-
Ag
2.73
-
-
-
-
-
Ni
0.19
-
-
tr.
tr.
-
P2O5
-
0.12
0.12
0.40
0.27
CaSO4
-
-
2.43
-
-
S
ND = nedetekováno; - = neurčováno; tr. = stopové množství; LBA = pozdní doba bronzová; EIA = raná doba železná
EVROPA
Ve střední Evropě bylo mnoho předmětů unětické kultury (1800-1500 př. n. l.) vyrobeno z arsenové mědi, ale již
během tohoto období začínáme vidět počátky používání pravých cínových bronzů. Nápažníky a „ingotové“
hřivny s očky, ze kterých jsou předchozí pravděpodobně odvozeny, jsou často pravé cínové bronzy obsahující 810 % Sn. Pro práci s těmito materiály byla nutná dobrá znalost tepelného zpracování bronzů. Sekery s lištami
byly nepochybně odlévané, vzhledem k jejich tloušťce, která je tak velká, že by bylo obtížné je vykovat
z bronzu.
V tomto období můžeme spatřit počátky výskytu depotů. Ty mohou být trojího charakteru: (a) slévačské depoty
obsahující odpadní kov a nefunkční nebo opotřebované artefakty skryté v neklidných časech; (b) votivní depoty
a obětiny v kultovních lokalitách; a (c) pravé "poklady" nebo depoty drahých kovů, také skryté v období krizí.
Obsah jednoho souboru depotů z Dieskaul (Halle) zahrnoval sekery, dýkovité sekery, nápažníky, nákrčníky a
spirálovité prsteny. Čtyřicet procent z analyzovaných artefaktů jsou bronzy, většina z bronzů jsou těžké kruhy.
Tyto depoty jsou pravděpodobně votivního charakteru a zdají se být tvořeny reprezentativními módní předměty
z daného období. Hlavním zdrojem cínu pro jižní a jihovýchodní Evropu se zdají být Krušné hory na saskočeském pomezí.
Nástup skutečné rané doby bronzové v Británii je ukázán ve wessexské kultuře (1600-1400 př. n. l.), kde máme
vedle sebe dvě dobře definované kovové tradice. Tradici s arsenovou mědí s úzkým vztahem k Irsku a druhou
bronzovou spojenou s kontinentem.
V Británii80 je důkazem odpovídajících zásob cínu vysoký obsah cínu (17 %) v bronzech rané doby bronzové.
Výskyt předmětů v hrobech wessexské kultury svědčí o existenci rozsáhlých obchodních kontaktů a nabízí se
otázka, zda nebyl cín předmětem směnného obchodu.
Velmi podobná situace je v západní Francii a zejména v Bretani.81 Bretaňské žuly obsahují cín stejně jako
v Massif Central. Ačkoli ty jsou nyní vytěženy, u St. Renan v Bretani bylo v roce 1962 získáno 500 tun
koncentrátu obsahujícího 74 % Sn02. Opět jsou nacházeny stejné směsi arsenové mědi a cínového bronzu.
Severní cesta přes Severní moře a Lamanšský průliv je pro šíření myšlenek upřednostňována před přímou
pozemní cestou z Německa.81
INDIE
Podíl bronzů ze všech úrovní v Mohendžodaro (2500-2000 př. n. l.) v údolí řeky Indus se pohybuje okolo jedné
šestiny z celkového množství analyzovaných artefaktů ze slitin mědi. Ty pokrývají oblast 3-26.9 % Sn a zdá se,
že během 500letého využívání této lokality byl cín občas dostupný. 82
V Mundigak v Afghánistánu obsahovala pouze jedna z pěti analyzovaných seker s otvorem na topůrko celých 5
% Sn. Nevíme, zda se jedná o reprezentativní vzorek, ale zdá se pravděpodobné, že ano. Zdá se, že raná doba
bronzová v povodí Gangy a na dekánské plošině trvala až přibližně do roku 300 př. n. l.84 Dřívější kultury
harappského typu produkovaly nemnoho bronzů obsahujících 3.8-13.3 % Sn. Lokalita Jorwe na dekánské
plošině datovaná před rok 300 př. n. l. vydala šest velmi jednoduchých plochých seker obdélníkového tvaru a
48
jeden měděný nákotník.84 Jediná sekera předložená k analýzám obsahuje 1.78 % Sn, což je výsledek velmi
charakteristický pro nejstarší období rané doby bronzové i na jiných místech, ale to co stále vyvolává otázku je,
zda byl cín použit záměrně.
Vzhledem k tomu, že Indie je nedaleko velmi známých ložisek cínu v Barmě a Malajsku, neměl by být nikdo
překvapen rozdílem mezi místním použitím cínu, zejména v množství použitém v rané době bronzové a
užíváním v místech vzdálenějších od známých ložisek cínu. K tomuto nedošlo, nicméně se zdá, že Indie byla
zastižena dobou železnou před dosažením plně rozvinuté doby bronzové.
DÁLNÝ VÝCHOD
V Číně, kde dominovala v pozdní době bronzové dynastie Šang, se nyní rozrůstají doklady o metalurgické
tradici před dynastií Šang a zdá se, že rozvoj neželezné metalurgie v Číně procházel přes obvyklou posloupnost
z čisté mědi do cínových bronzů.85 Během tohoto vývoje se zde projevovaly vnější vlivy, ale vysoká úroveň
keramické technologie byla pravděpodobně zodpovědná za vysoce rozvinutý stupeň metalurgie v pozdním
období Šang.
Čínská historie začala s dynastií Šang nebo Jin okolo roku 1500 př. n. l. Před tímto datem máme ještě legendární
dynastii Sia, která by měla být údajně datována přibližně do období 2000 př. n. l. Velká většina artefaktů
dynastie Šang jsou přímo cínové bronzy a o dřívější době měděné existuje jen málo dokladů.
Tři hlavice oštěpu, přestože jsou nestratifikované, blízce připomínají podobné předměty objevené na lokalitě
Honan z dynastie Šang a neobsahují žádný cín.86, 87 Bojová sekera z dynastie Čou (1027-221 př. n. l.) byla téměř
z čisté měďi88 (viz tabulka 18). Všechny čtyři předměty pocházejí z doby, kdy bronzy byly standardem a
můžeme předpokládat, že se jedná o obvyklé výjimky v běžné technologii doby bronzové. Můžeme také
zaznamenat vysoký obsah olova ve dvou z těchto artefaktů, což není rysem doby měděné, ale rozvinuté doby
bronzové, kdy olovo bylo používáno jako ředící složka pro měď nebo bronz.
Jak se dalo očekávat, většina předmětů z dynastie Šang jsou bronzy s méně něž 3 % Pb89,90 (viz. tabulka 19). Na
nalezištích z dynastie Šang byly objeveny olověné předměty, takže není pochyb o tom, že bylo redukováno
kovové olovo, ale je nepravděpodobné, že by bylo záměrným legujícím prvkem.
Je možné oddělit kulturu rané doby bronzové a kulturu pozdní doby bronzové v době, kdy Šangský císař
v Honan (Phan-Keng) přesunul ve 14. století př. n. l hlavní město z jižního břehu Žluté řeky do známé lokality
na severním břehu v Anyang. Poté došlo ke značnému zdokonalení všech technik a zvýšení produkce artefaktů,
ale dosud není žádný důkaz o jakékoli změně v jejich složení.
Raná lokalita nedaleko Cheng Chou z dynastie Šang poskytla doklady pyrometalurgické výroby a odlévání.
Obdélníková stavba obsahovala 12 malých obložených jam, které byly obklopeny kousky strusky a mohlo se
jednat o tavící pece. Kelímky byly popsány jako „kotlíkovitě“ tvarované91 ale některé mají poněkud neobvyklý
ogivální tvar s téměř zahroceným dnem90 (viz obrázek 13). Mocná vrstva strusky vně stavby se zdá být
dokladem pyrometalurgické výroby. Pokud je rekonstrukce správná, prodloužená základna mohla sloužit jako
podstavec nebo vnitřní stolice, která mohla poskytovat několik výhod k přenosu tepla uvnitř pece. V
archeologických muzeích v Čeng-čou a Pekingu je možné spatřit zužující se vyzdívky pecí, které naznačují
zahřívání zevnitř, podobně jako vyzdívky z Enkomi na Kypru (viz. výše). Ačkoli zdroj měděné rudy není v této
oblasti znám, byly v Anyang samotném objeveny cínové ingoty a hroudy měděné strusky promíšené s dřevěným
uhlím.92
Tabulka 18 Složení nejstarších čínských měděných artefaktů
Předmět
hlavice kopí
hlavice kopí
hlavice kopí
bojová sekera
Datace, př. n.
l.
1500-1000
1500-1000
1500-1000
1000-221
Složení, hmotnostní %
Sn
Pb
tr.
2.90
tr.
22.38
tr.
26.78
tr.
tr.
Reference
As
tr.
0.80
tr.
Cu 98.31
Ag
0.10
0.30
0.05
Dono86
Dono86
Dono86
Fink88
Tabulka 19 Složení bronzů z dynastie Šang (1401-1122 př. n. l.)
49
Předmět
hlavice
sekery
Ko dýkasekera
hrot šípu
rukojeť nože
kulové
madlo
poklice
nádoby
nádoba
nádoba
ornament
ornament
(ryba)
- = neurčováno
Složení, hmotnostní %
Sn
Pb
16.67
tr.
As
-
Ag
-
Ni
-
Collins89
4.01
2.59
-
-
0.09
Barnard90 (Liang & Chang)
1.83
3.67
13.07
1.85
1.03
0.83
-
-
0.06
Barnard90 (Liang & Chang)
Barnard90 (Liang & Chang)
Barnard90 (Liang & Chang)
20.32
17.65
16.27
16.78
0.05
0.09
0.22
0.06
-
-
0.07
-
Barnard90 (Liang & Chang)
Barnard90 (Liang & Chang)
Barnard90 (Liang & Chang)
Barnard90 (Liang & Chang)
Reference
INDOČÍNA
Tento odstavec zahrnuje Thajsko, Kambodžu, Laos a Vietnam. Značné množství výzkumů bylo uskutečněno
v posledních letech v Thajsku a byly také publikovány zprávy o výzkumech dříve vykopaného materiálu
z Kambodže. Některé starší práce z Thajska udávají dataci do třetího tisíciletí př. n. l., ale my už víme, že mnoho
lokalit bylo narušených a některé současné práce ukazují, že většina materiálu je datováno do druhého tisíciletí
př. n. l. a odrážejí vyspělou dobu bronzovou, podobně jako v Číně. Protože má Thajsko přístup ke značným
zásobám cínu, není překvapivé, že bronzy byly běžné již v raných dobách a že arsenové mědi byly málo
používány.93
Pokud vezmeme jako příklad Lopburi, extrakční technika se zdá být běžná s vysoce železitými struskami a
železem v mědi. Ale pece se nezdají být více než jen reakční nádoby (kelímky), ze kterých byly strusky a kov
odlévány.94
JIŽNÍ AMERIKA
Při pohledu na blízkost hlavních cínových ložisek (jihovýchod jezera Titicata) není člověk překvapen, že doba
měděná měla relativně krátké trvání a že v Andách při pobřeží Tichého oceánu byly zavedeny bronzy velmi
brzy. Hlavní bronzové artefakty vyskytující se v tomto regionu v době bronzové (okolo 1000-1540 n. l.) byly
jehlice, dláta nebo ploché sekery a nože (spíše jednotlivé čepele nebo nože ve tvaru „T“ typu tumi). Příklady
těchto artefaktů z Machu Picchu (Peru) jsou zobrazeny na obrázku 15. Obsah cínu kolísal od 2 do 13 %, ale
většina předmětů obsahovalo okolo 5 % Sn.95 Velká část předmětů byla kovaná a lokálně tvářená zastudena a
tento proces byl s použitím 5 % Sn slitiny snazší. Masivnější ploché sekery se středovými otvory byly zejména
měděné, ale mnoho z lehčích nožů typu tumi bylo bronzových. U jednoho kousku kovového plíšku byl určen
obsah 99.79 % Sn, který zanechává malou pochybnost, že slitiny byly vyráběny přídavkem kovového cínu.
Zřejmě existují příležitostné návraty ke starší technologii, jakoby kontakty mezi přímořskými a vnitrozemskými
kmeny ovládající cínové zdroje byly přerušeny. zdá se, že Kolumbii dosáhla znalost bronzu až po dobytí
Španěly.
V Argentině byl objeven kelímek obsahující stopy 4.84% cínového bronzu 96 spolu s několika kamennými
formami a jednou hliněnou pro výrobu sekery ve tvaru „T“. Argentinské bronzy často obsahují ve značných
množstvích zinek a bizmut, ale obsah cínu je obvykle nízký (viz. tabulka 20). Zdá se, že v některých předmětech
není cín úmyslně přidán: v Puna de Atacama a La Rioja byl objeven kasiterit,97 který mohly být přídán náhodně.
Přechodná fáze je v jižní Americe často zastoupena komplexními slitinami obsahující cín a antimon: jehlice
(topu) z hrobu v údolí Queara v Peru obsahovala 6.21 % Sn, 2.67 % Sb a 1.46 % Bi a existuje mnoho dalších
příkladů tohoto typu slitiny. Až 18 % Bi bylo zjištěno v madle z cínového bronzu z Machu Picchu a vzhledem
k tomu, že se na hranicích zrn netvořili fáze, kov nebyl zkřehlý. 98
50
15 Některé příklady nejstarších jihoamerických artefaktů ze slitin mědi (nejsou v jednotném měřítku)
(většinou podle Nordenskiöld97)
1 jehlice Topu s hlavicí ve tvaru lamy z Pelechuco, Bolívie (9 cm dlouhá); 2 plochá "T" sekera z Pulquina,
Bolívie; 3 čepel motyky nebo dláta; 4 hlavice sekery s otvorem na násadu; 5 dvojitá hlavice sekery; 6
ornamentální čepel nože; 7 nůž tumi; 8 nůž; 9 pinzeta (většinou podle Nordenskiold)
Tabulka 20 Složení bronzů z Argentiny (podle Nordenskiold97 a De Mortillot89)
Provenience
Předmět
Calchaqui
Calchaqui
Calchaqui
Luracatao
Parana
Guazu
Guazu
Guazu
neznámá
provenience
disk
disk
disk
-
Složení, hmotnostní %
Sn
Fe
2.58
0.11
3.07
0.08
3.46
0.75
3.03
0.37
1.04
0.61
3.28
0.77
3.04
0.24
4.43
0.37
6.91
0.44
9.40
0.41
13.52
0.17
Pb
0.22
1.04
0.18
0.21
0.75
0.37
0.75
0.17
0.07
0.12
0.32
0.32
0.64
Zn
1.65
1.15
1.01
0.94
0.28
0.49
0.30
0.34
-
Bi
0.23
0.36
0.82
0.33
-
Sb
0
tr.
0
0
0
Soubory bolivijských bronzových dlát z oblasti okolo Titicaca byly podrobeny analýzám99, 100 a bylo zjištěno, že
obsahují od 4.48-8.92 % Sn. Bylo zkoumáno také devět bronzů z Peru a Bolívie a u seker obsahujících 0.7 a
13.42 % Sn bylo zjištěno, že jsou vyrobeny z porézního litého kovu s bočními výčnělky rozšířenými kováním.
Sekera s nízkým obsahem cínu má tvrdost ostří v odlitém stavu 64 HB. Kováním byla tvrdost zvýšena na 97 a
108 HB na jednom z výčnělků. Sekera s vysokým obsahem cínu dosahovala tvrdosti 102 HB ve středu čepele,
která byla zvýšena na 150 HB na ostří a na 126 HB na jednom z výčnělků. Tyto výsledky můžeme srovnat
s výsledky práce na stejném typu sekery z Egypta, projednávaným na straně 26. Motyky a nože tumi byly také
kovány. V případě motyky s 5.4 % Sn byla tvrdost zvýšena z 67 na 128 HB na tělesu nože. Z ostří ale nebyly
získány žádné hodnoty. Analýzy těchto a dalších bolivijských předmětů jsou uvedeny v tabulce 21.
Tabulka 21 Složení předmětů z Bolívie (podle Nordenskiold96 a De Mortillot105)
Provenience
Samaipata
Peres (Mizque)
Covendo
Pulquina
(Mizque)
Chilon
Sara
Pulquina
Caipipendi
neznámá
provenience
Předmět
„T“ sekera
„T“ sekera
„T“ sekera
disk
Sn
0.7
3.0
4.67
7.03
dláto
disk
„T“ sekera
-
7.12
10.34
13.42
0
5.83
6.71
7.50
9.30
10.72
Pb
0.4
Sb
0
Bi
0
Zn
0
-
tr.
tr.
0.28
0.63
0.17
0.11
0.14
0.28
0.06
0.06
0.17
0.06
0.08
-
-
S
0.5
-
U třech peruánských seker ve tvaru „T“ bylo zjištěno, že mají obsah cínu v rozsahu 3.36-12.03 %. Dvě z nich
pocházejí ze starých inckých sídlišť nedaleko řeky Pampaconas a třetí z Rosalina.101 Je zajímavé, že 12% Sn
51
bronz byl buď za tepla nebo za studena tvářený, zatímco se vyskytoval v beta fázi. Pokud se jednalo o druhý
případ (zpracování za studena) muselo být dosaženo zahřátí nad 500° C a následně kaleno. Aby byl získán
požadovaný tvar, byla operace několikrát opakována. Žádná ze seker není výrazně tvrdá a mohlo se stát, že byly
nakonec použity v tvářeném a žíhaném stavu.
Závěrem lze konstatovat, že tyto předměty jsou celé kované a proto typické pro kultury rané doby bronzové a ne
střední nebo pozdní doby bronzové, kdy byly v Euroasii běžně používány bronzy s vysokým obsahem cínu (715% Sn) "v litém stavu", s výjimkou některých lokálně vytvrzených ostří. Zdá se, že pravé lité bronzy nebyly
před dobou španělského dobytí ve střední Americe používány. 102
Odkazy
1 H. OTTO a W. WITTER: "Handbuch der altesten vogeschichtlichen metallurgie in Mitteleuropa", 1952;
Leipzig, Johann Ambrosius Barth (Verlag).
2 G. COFFEY: JRAI, 1901, 31, 265.
3 A. LUCAS: "Ancient Egyptian materials", (revised by J. R. Harris), 1962, London, Edward Arnold.
4 C E. ELAM: J. Inst. Metals, 1932, 48, 97.
5 SHEREEN RA TN AGAR: "Encounters: the westerly trade of the Harappa Civilization", OUP, Delhi, 1981.
6 W. LAMB: BSA, 1928-30, 30, 1.
7 W. LAMB: "Excavations at Thermi, Lesbos", 1936, Cambridge, Cambridge University Press.
8 P. STICKLAND: "The recovery of tin into copper by surface additions of tin-bearing minerals", Under
graduate dissertation, Dept. of Metallurgy, Cambridge, 1975.
9 HENRIETTA MILES: "Barrows on the St. Austell granite", Corn. Arch., 1975, (14), 5-81.
10 N.D. MEEKS: "The examination of a sample of a copper ingot found off Plymouth", IJNA, (v tisku).
11 G. F. BASS et al.: Trans A mer. Phil. Soc., 1967, 57, (8), 177.
12 G. F. BASS: AJA, 1961, 65, (3), 267.
13 G. BASS, D. A. FREY a C. PULAK: "A late Bronze Age shipwreck at Kas, Turkey", IJNA, 1984, 13, (4),
271-279.
14 R. F. TYLECOTE, M.S. BALMUTH a R. MASSOLINOVELLI: "Copper and bronze metallurgy in
Sardinia", JHMS, 1983, 17, (2), 63-76.
15 K. A. YENER a H. OZBAL: "Tin in the Turkish Taurus mountains; the Bolkerdag mining district",
Antiquity, 1987, 61, 220-226.
16 K. A. YENER, H. OZBAL et al.: "Kestel: an EBA source of tin ore in the Taurus mountains, Turkey",
Science, 1989, 274, (4901), 200-203.
17 D. BRITTON: PPS, 1963, 29, 258.
18 P. T. CRADDOCK and D. GALE: "Evidence for early mining and extractive metallurgy in the British Isles",
In:Science and Archaeology, Glasgow 1987, (eds. E. A. Slater a J. O. Tate), BAR Brit. Ser., 196, 1988, 167-191.
19 V. G. CHILDE: "Dawn of European civilization", 128, 1961, London, Routledge a Kegan Paul.
20 S. JUNGHANS et al.: "Metallanalysen Kupferzeitlicher und Frühbronzezeitlicher Bodenfunde aus Europa",
(SAM 1), 1960, Berlin, Verlag Gebr. Mann.
21 S. JUNGHANS et al.: "Kupfer und Bronze in der frühen Metallzeit Europas", (SAM 2), 1968, (3 Parts),
Berlin, Verlag Gebr. Mann.
22 J. PERROT: Izrael. Excav. J., 1955, 5, 17, 73, 167.
23 J. PERROT: "La Prehistoire Palestinienne", 1968, Paris, Letouzey et Ane.
24 R. F. TYLECOTE, B. ROTHENBERG a A. LUPU: "The examination of metallurgical material from Abu
Matar, Izrael", JHMS, 1974, 8, (1), 32-34.
52
25 R. F. TYLECOTE et al.: J. Inst. Metals, 1967, 95, 235.
26 A. LUPU a B. ROTHENBERG: Arch. Austriaca, 1970, 47, 91.
27 A. P. JOURA VLEV: "The earliest workshop for the manufacture of copper in Karelia", Soviet Arch., 1974,
(3), 242-246.
28 M. GIMBUT AS: "Bronze Age cultures in Central and Eastern Europe", 1965, London, Mouton.
29 B. ROTHENBERG: "An archaeological survey of South Sinai", Mus. Haaretz Bull., No. 11, 1969.
30 R. F. TYLECOTE: Rep. Dept. Antiquities, 1971, 53, Cyprus
31 MASUDA TSUNA: "Kodo Zuroku", (ed. C. S. Smith). Burndy Library, Conn. USA, 1983.
32 M. DOTHAN: Izrael Explor. J., 1959, 9, 13.
33 J. L. CASKEY: Hesperia, 1955, 24, 25.
34 C TSOUNT AS: "Dimini e Sesklo", 1908, Athens, Sarkellarios.
35 H. W. CATLING: "Cypriot bronzework in the Mycenaean world", 1964, Oxford, Oxford University Press.
36 J. L. CASKEY: Hesperia, 1962, 31, 263.
37 F. PETRIE: "Researches in Sinai", 1906, London, Murray.
38 C. J. DAVEY: "Tell Edh-Dhiba"i and the Southern Near Eastern metal working tradition", In: "The beginning
of the use of metals and alloys", (BUMA), (ed. R Maddin), Zhenzhou, 1986, 21-26.
39 P. E. NEWBERRY: "The life of Rekhmara", Pl.XVIII 1900, London, Constable.
40 H. a L. SIRET: "Les premiers ages du metal dans le Sud-est de l"Espagne", 1887, Anvers.
41 H. SCHLIEMANN: "llios, the city and country of the Trojans", 1880, London, Murray.
42 S. NEEDHAM: "An assemblage of LBA metalworking debris from Dainton, Devon", PPS, 1980, 46, 177215.
43 Bull. HMG, 1966, 1, (7), 20.
44 B. ROTHENBERG: Palestine Exploration Q., Jan-Jun, 1970, 29 pp.
45 H. C. H. CARPENTER: Nature, 1931, 127, 589.
46 H. GARLAND: J. Inst. Met., 1913, 2, 329.
47 E. S. EL GA YAR and M. P. JONES, "Old Kingdom copper smelting artefacts from Buhen in Upper Egypt",
JHMS, 1989, 23, (1), 16-24.
48 R. GHIRSHMANN: "Fouilles de Sialk", 1935, Paris, Geuthner.
49 E. F. SCHMIDT: "Excavations at Tepe Hissar", 1937, Philadelphia, University of Pennsylvania.
50 R. H. DYSON JR: "Digging in Iran, Hasanlu, 1958", 4, 1959, 1-3, Bull. University Museum of Pennsylvania.
51 G. CONTENAU a R. GHIRSHMANN: "Fouilles de Tepe Giyan", 1935, Paris.
52 T. B. BROWN and E. VOCE: Man, 1950, 50, 4.
53 C. H. DESCH: Rep. Brit. Assoc., 1931, 271.
54 G. WEISGERBER: "Und Kupfer in Oman", Der Anschnitt, 1980, (2-3), 32, 62-66.
55 G. WEISGERBER and A. HAUPTMANN: "Early copper mining and smelting in Palestine", BUMA, 1986,
(see Ref. 38), 52-62.
56 R. J. BRAIDWOOD et al.: J. Chern. Educ., 1951, 28, 87.
57 C. F. A. SCHAEFFER: "Mission de Ras Shamra (Ugaritica II)", 1949, Paris, Geuthner.
58 C. F. A. SCHAEFFER: JEA, 1945, 31, 92.
59 K. KENYON: 11th Ann. Report. Univ. London Inst. Arch., 1, 1955.
53
60 K. BRANIGAN, H. McKERRELL and R. F. TYLECOTE: JHMS, 1976, 10, (1), 15-19.
61 K. BRANIGAN: AJA, 1967, 71, (2), 117.
62 S. SWINY: "The Kent State University expedition to Episkopi Phaneromeni", Stud. in Mediterranean Arch.,
1986, Vol.4, Pt. 2, Nicosia.
63 E. R. CALEY: Hesperia, 1949, Sppl.8, 60.
64 A. J. B. WACE and M.S. THOMPSON: "Prehistoric Thessaly", 1912, London, Cambridge University Press.
65 W.J.HEURTLEYandO. DAVIES: BSA, 1926-7, 28, 195.
66 K. BRANIGAN: BSA, 1969, 64, 1.
67 A. MOSSO: "Dawn of Mediterranean civilization", 1910, London, J. Fisher Unwin.
68 F. CHAPOUTHIER and P. DEMARGUE: "Fouilles a Mallia", 1942, Paris.
69 T. D. ATKINSON et al.: "Excavations at Phylakopi in Melos", 1904, London.
70 K. BRANIGAN: "Copper and bronze working in Early Bronze Age Crete", 1968, Lund.
71 D. H. TRUMP: "Central and Southern Italy before Rome", 1966, London, Thames and Hudson.
72 C. STORTI: Sibrium, 1960, 5, 208.
73 R. F. TYLECOTE, M.S. BALMUTH and R. MASSOLINOVELLI: "Copper and Bronze Metallurgy in
Sardinia", In: Studies in Sardinian Arch., (eds. M.S. Balmuth and R. J. Rowland Jr.). Ann Arbour, Mich. 1984,
115-162
74 W. R. JONES: "Tinfields of the world", 1925, London, Mining Publication
75 F. A. HARRISON: MM, 1931, 45, 137.
76 J. C. ALLAN: "Considerations of the Antiquity of mining in the Iberian Peninsula", 1970, R. Anthrop. Inst.
Occas. Paper No.27.
77 B. ROTHENBERG and A. BLANCO-FREIJEIRO: "Ancient mining and metallurgy in SW Spain", JAMS,
London, 1982.
78 R. J. HARRISON,S. QUERO and M. CARMENPRIEGO: "Beaker metallurgy in Spain" ,Antiquity, 1975, 49,
(196), 273- 278.
79 B. BLANCE: Antiquity, 1961, 35, 192.
80 D. BRITTON: Archeometry, 1961, 4, 40.
81 J. BRIARD: "Les depots bretons et l"age du bronze atlantique", 1965, Rennes, Faculte de Sciences.
82 C. H. DESCH: Rep. Brit. Assn., 1931, 269.
83 J. M. CASAL: "Fouillesde Mundigak", 1961, 2 vols., Paris, Klincksieck.
84 H. D. SANKALIA: Man, 1955, 55, (1), 1.
85 SUN SHUYUN and HAN RUBIN: "A preliminary study of early Chinese copper and bronze artefacts",
Kaogu Xuebao, 1981, (3), 287-302.
86 T. DONO: Bull. Chem. Soc. Japan, 1932, 7, 347.
87 T. DONO: f. Chem. Soc. Japan, 1932, 53, 748.
88 C. G. FINK and E. P. POLUSHKIN: Trans. AIMME, 1936, 122, 90.
89 W. F. COLLINS: J. lnst. Metals, 1931, 45, 23.
90 N. BARNARD: "Bronze casting and bronze alloys in ancient China", 1961, Canberra, The Australian Nat.
University and Monumenta Serica.
91 W. WATSON: "China before the Han Dynasty", 1961, London, Thames and Hudson.
54
92 W. C. WHITE: "Bronze Culture in Ancient China", 1956, Toronto.
93 T. STECH and R. MADDIN: "Reflections on early metallurgy in SE Asia", In: BUMA, (see Ref. 38)
94 A. BENNETT: "The contribution of metallurgical studies to SE Asian archaeology", World Arch. 1989, 20,
(3), 329-351.
95 C. H. MATHEWSON: AJS, 1915, 40, 525.
96 P. RIVET: JSA, 1921, 13, 233.
97 E. v NORDENSKIOLD: "The Copper and Bronze Ages in South America", 1921, Goteburg.
98 R. B. GORDON and J. W. RUTLEDGE: "Bismuth bronze from Macchu Picchu, Peru", Science, 1984, 223,
(4636), 585-6.
99 M. LOEB and S. R. MOREY: J.Amer. Chem.Soc., 1910, 32, 652.
100 C. MEAD: Anthrop. papers of Amer. Mus. Nat. Hist. New York, 1915, 12, 15.
101 H. W. FOOT and W. H. BUEL: AJS, 1912, 34, 128.
102 H. ARSANDAUX and P. RIVET: JSA, Paris, 1921, 13, 261.
103 O. DAVIS: BSA, 1928-30, 30, 74.
104 J. DU PLAT TAYLOR: Antiq. J., 1952, 32, 133.
105 A. DE MORTILLET: "Bronzes in South America before the arrival of the Europeans", 261, 1907, Ann.
Rept. of Smithsonian Inst.
106 C. H. DESCH: Brit. Assoc. 1928, 437.
107 C. H. DESCH: ibid., 1932, 302.
108 R. PITTIONI: Arch. Aust., 1957, Beiheft I. Supplement.
109 R. PITTIONI: Arch. Aust., 1958, Beiheft 3, Studia Palaeometallurgica, In honorem Ernesti Preuschen.
110 R. F. TYLECOTE and H. McKERRELL: Bull. HMG, 1971, 5, 37.
111 O. DAVIES: Man, 1936, 36, 119.
112 O. DAVIES: J. Hellenic Studies, 1929, 49, 89.
113 B. ROTHENBERG and A. LUPU: Bull. Museum Haaretz, 1967, (9), Pl. X.
114 I. R. SELIMKHANOV: "Entratselte Geheimnisse der alten Bronzen", 1974, Berlin, 22.
55
Kapitola 4
Vrcholná doba bronzová
Archeologické dělení doby bronzové do rané, vrcholné a pozdní je založeno zejména na změnách v typologii
keramiky, spíše než na složení kovů. Jak již bylo poukázáno, je zde z metalurgického úhlu pohledu malé
oprávnění pro toto rozdělení a zatímco raná doba bronzová se dotýkala zejména nebronzových slitin, ve střední
době bronzové jsme z metalurgického hlediska tam, kde s mnoha výjimkami přestaly být čisté a arsenové mědi
používány a můžeme začít mluvit o vrcholné době bronzové. Množství kovu v mnoha zemích postupně narůstalo
v průběhu střední doby bronzové a s významným množstvím v pozdní době bronzové.
V rozvinutých oblastech Malé Asie se doba bronzová rozvinula ve stabilní výrobu tak, že zde nejsou žádné body,
ve kterých může někdo říci, že značí změny v technologii nebo v její spotřebě ke které docházelo. Nicméně
výskyt ingotů vážících okolo 30 kg v pozdně minojských dobách (okolo 1600 př. n. l.) dokazuje výrazné zvýšení
rozsahu operací ve středozemní oblasti. Například v Británii probíhala vrcholná doba bronzová souběžně s
enormním navýšením množství počtu kovových artefaktů, zejména seker s otvorem pro topůrko. Přirozeně že
masové výrobní techniky byly použity pro uspokojení požadavku. V Číně se tato etapa projevila v nárůstu
velikosti předmětů, jak můžeme vidět v pozdních bronzech z dynastie Šang a Čou. 1
Je zde patrná jedna důležitá změna v technologii. Zatímco raná doba bronzová vyžadovala kování a tepání k
vytvoření tvarů předmětů, mnoho předmětů z pozdní doby bronzové bylo odlito do dvoudílných forem a
vyžadovalo velmi malé, nebo žádné finální dokončování kováním. Byla zde věnována větší pozornost detailu při
výrobě drobných předmětů a preciznějším odlitkům: za účelem zvýšení tekutosti kovu byl často používán
přídavek olova jako inovace pozdní doby bronzové. Přítomnost olova je znamením, že předmět spadá do tohoto
a ne do ranějšího období. Analýzy ukázaly, že bronzy z dynastie Čou z Číny obsahují přídavek olova, zatímco ty
ze staršího období Šang jsou prakticky bez olova (viz kapitola 3, Tabulka 19) a v jihovýchodní Británii
nacházíme mnoho litých předmětů obsahujících 5-10 % Pb.
Je zde velké množství důkazů, že odlévání dosáhlo vysokého stupně technické dovednosti: kamenné a bronzové
formy byly objeveny v Malé Asii a v Evropě a použití jádra pro lití předmětů s tulejí bylo obecně užívané, stejně
tak jako metoda lití na ztracený vosk. V Číně byly pro rozměrnější předměty používány dělené formy, jak
můžeme vyvozovat z velkolepých obřadních nádob, které vyžadovaly až 1400 kg kovu. Nárůst v počtu artefaktů
a četné depoty nalezené ve všech oblastech starého světa jsou důkazem prosperujícího kovoprůmyslu.
Pece a pyrometalurgické technologie
Přestože se zabýváme pyrometalurgickými technologiemi, nemáme stejně jako v předchozích obdobích více
příkladů pyrometalurgických pecí na měď. Předpokládá se, že možným důvodem k nedostatku důkazů, byl malý
pokrok učiněný v této oblasti a že samotná měď byla vyráběna zejména v blízkosti dolů a malých jednotek.
Výjimkou pro to jsou rozměrné ingoty ve tvaru hovězí kůže, vážící 30-38 kg a můžeme se domnívat, že Čína
vyráběla ingoty srovnatelné velikosti. Zdá se, že Británie a ostatní evropské země vyráběly v malých pecích
plankonvexní ingoty, vážící pouze 2-4 kg. Až do doby římské velikost ingotů nedosáhla 20 kg.
Ohledně detailů pecní technologie musíme spoléhat na stavbu z palestinské poušti Negev. V této oblasti, která je
nyní známá svými kontakty s Egyptem je logické uvažovat, že typ zde objevené pece datované od 14. do 12. st.
př. n. l. je charakteristický pro pece používané v pozdní době bronzové ve výrazně rozvinutějších oblastech Malé
Asie.2
Negevské pece ve Wadi Arabah byly vyhloubené do písčitého podloží pouště a jsou přibližně válcového tvaru
okolo 60 cm v průměru a stejné výšky (viz Obrázek 16).3 Hrany šachet mají kamenný věnec a nístěje jsou
vymazány vápenným cementem. Půda v čelní stěně pece byla vyříznuta tak, aby poskytla prostor pro
odpichování strusky a do pecí bylo dmýcháno pomocí nakloněných výfučen složitých tvarů (viz Obrázek 17).
Nedaleko pecí se nacházejí pozůstatky rozměrných koláčů strusky se středovým otvorem, vážící okolo 50 kg.
Bylo zde nalezeno mnoho zakončení výfučen s otvory okolo 2 cm v průměru.
56
Z experimentů provedených v těchto typech pecí je zřejmé, že truska byla odpichována jako první, ponechávající
hrudky mědi na dně. 4, 5 Tyto hrudky byly poté vyjmuty z pece, přetaveny mimo kontakt se struskou, ale s
čerstvou vsázkou dřevěného uhlí a odlity do požadovaného tvaru ingotu ať už plankonvexního nebo ve tvaru
hovězí kůže. Po zvážení kvality rudy, váhy struskových koláčů a velikosti pece může být odhadnuto, že váha
jednoho ingotu mohla být okolo 3-4 kg. Tato váha je dost typická pro ingoty z pozdní doby bronzové.
Rozumným předpokladem je, že tyto ingoty zásobovaly egyptské trhy, přestože na nástěnných malbách jsou
znázorněny pouze ingoty ve tvaru hovězí kůže.
16 Pyrometalurgické pece na měď z Timna, Izrael (podle Rothenberg a Lupu 2)
Osídlení z pozdní doby bronzové v Apliki na Kypru předkládá doklady zpracování kovu6 a není zde žádná
pochybnost, že zde byla provozována pyrometalurgická výroba v oblasti, kde byla měděná ruda těžena ještě
nedávno, jako ke konci roku 1930. Sulfidická ruda obsahující železo (viz Tabulka 22) byla pražena na
hromadách za použití křemene jako tavidla. Struskové haldy obsahovaly velké množství fragmentů pecí: některé
výfučny byly ve tvaru “D” jako na lokalitě z rané doby bronzové v Ambelikou a jedna výfučna byla ohnuta do
pravého úhlu (viz Obrázek 18).7 Analýzy strusek jsou uvedeny v tabulce 17.
17 Druh šikmé výfučny rekonstruované z pozůstatků nalezených v Timna, Izrael (podle Rothenberg a
Lupu2)
18 Metoda použití výfučny kolenovitého typu nalezené v Apliki, Kypr
Měděná sulfidická ložiska v australských alpách byla zpracovávána minimálně od roku 1200 př. n. l. a na mnoha
lokalitách byly objeveny pozůstatky pecí a struskových hald.8, 9, 10 Oblast samostatných pyrometalurgických
lokalit činila v průměru 100-150 m2 a dosahovala velikosti struskových hald okolo 30 m3. Dvě pece na lokalitě v
Mitterberg nasvědčují existenci nadzemní válcové pece okolo 50 cm v průměru a v čelní části s jámou na odpich
strusky. Může se jednat o jednu z nejstarších známých lokalit ovládající sulfidické rudy (viz Tabulka 16). Byly
zde nalezeny dva typy strusek (viz Tabulka 17): jeden typ se vyskytoval ve formě plochých koláčů okolo 30 cm
v průměru, byl neobyčejně nehomogenní a obsahoval určité množství vsázky. 11 Tato struska se zdá být
odpíchnuta ve velmi viskózním stavu a obsahovala kapky kamínku (smíšené sulfidy mědi a železa) okolo 5 mm
v průměru.12
Zdá se, že tato špatně usazená bohatá struska, při použití moderního pojmu, byla rozdrcena za účelem uvolnění
kamínku, jak je ukázáno na haldách jemně drcené strusky. Musíme mít na paměti, že kamínek se ze strusky
neodděluje tak snadno jako kovová měď, protože měrná hmotnost kamínku je mnohem větší než strusky. Byly
zde objeveny dvě jakosti kamínku: jedna obsahuje 35-40 % Cu a ostatní 60-65 % Cu. Bylo zde nalezeno velké
množství koláčů ještě bohatšího kamínku, ale jednalo se o výjimku.
Kamínek musel být kompletně vypražen na oxidy mědi a závěrečná redukce oxidovaného kamínku, do kterého
musel být přidán křemen, měla za následek velmi homogenní strusku ve formě tenkých koláčů, s tloušťkou
okolo 3-6 mm a 20 cm v průměru. Toho bylo pravděpodobně docíleno ve stejném typu pece a odpichovém
otvoru, jako toho použitého pro tavení kamínku. Výsledkem byl znečištěný plankonvexní ingot “naplyněné”
mědi obsahující okolo 98 % Cu a vážící okolo 6 kg.
Tabulka 22 Složení kyperských rud (podle Du Plat Taylor6)
Odhaduje se, že v této oblasti bylo napříč období jednoho tisíce let, až do konce období kultury popelnicových
polí (přibližně 600 př. n. l.) vyrobeno přibližně 20 000 t surové mědi. Struska z nejstarších pyrometalurgických
lokalit byla použita do směsi keramické hlíny v sídlištích velice vzdálených od hornických středisek. Zdá se, že
použití sulfidických rud týkajících se tohoto období nebylo neobvyklé. Současně máme na britských ostrovech
podobné doklady pro dobývání mědi z doby bronzové.13 Irské doly produkovaly nekvalitní sulfidické rudy s
pomocí kamenných nástrojů v období okolo 1300 př. n. l., tj. v irské střední době bronzové. Nyní víme, že
hornictví v době bronzové bylo provozováno v Cymystwyth a Great Orme“s Head, oboje ve Walesu.
Radiokarbonové data jsou následující:
St. Lorenzen, Rakousko (VRI 1657)14 1060 ± 100 př. n. l.
Gaishorn, Rakousko (VRI 720)14 690 ± 90 př. n. l.
57
Cwmystwyth, Wales (Q-3078) 1560-1420 př. n. l. (vypočteno)
Gt. Orme“ s Head, Wales (HAR 4845) 1300-1000 př. n. l. (vypočteno)
Mt. Gabriel, Irsko (Grn-13980) 1620-1510 př. n. l. (vypočteno)
Dosud zde není žádný doklad pro stejné pyrometalurgické technologie na britských ostrovech jako v Mitterberg.
Nízký obsah železa v plankonvexních ingotech z britské doby bronzové poukazuje na primitivní
pyrometalurgickou technologii využívající vysoce kvalitní oxidické minerály mědi bez přidání železných
tavidel.15
Typy ingotů
Z doby měděné neznáme přesnou formu ingotů vyredukovaného materiálu, ale mohly být plankonvexní nebo ve
tvaru housky. Ingoty z pozdní doby bronzové jsou obvykle ploché na svrchní straně a polokulovité na spodní
straně a mohlo se tak jednat o přirozený tvar získaný ve výhňové peci (viz Obrázek 19). Ale některé ingoty jako
ty z Funtana Jana v Sardinii mají více komolý kónický tvar. 16 Zdá se stále pravděpodobnější, že všechny tyto
ingoty byly odlity z přetavovacích pecí do vhodně tvarovaných forem, protože se zdá být nemožné vyrobit tyto
tvary přímo z redukční pece. Ale plankonvexní ingoty byly pravděpodobně formovány na dně redukční pece
jako výsledek vycezování vyredukované mědi nacházející se pod struskou. Kovová měď má více než
dvounásobnou hustotu než tato struska a v patřičnou dobu klesá skrze strusku za vzniku ingotu. Když je
dokončena redukce jedné vsázky, nechá se měď ztuhnout, křehká struska se vyjme za odhalení měděného ingotu.
Nicméně mnohem vhodnější proces je vypuštění strusky v kapalném stavu na konci tavby a následné vyjmutí
ingotu surové mědi po jeho ztuhnutí. Bod tání této strusky mohl být okolo 1150°C a z toho měď pod 1084°C.
Analýzy plankonvexních ingotů z pozdní doby bronzové ukazují, že mnoho z nich jsou čisté mědi, 17, 18, 19
přestože malé bronzové ingoty byly vyrobeny pro tepání kotlů a mís a na vzorcích z nich bylo zjištěno, že
obsahují 8 % Sn. Metalografický průzkum měděného ingotu z Cornwallu prokázal, že ingot utuhnul v peci a že
nevytekl do formy v blízkosti pece.18 Metody obvyklé v Palestině ve 14.-12. stol. př. n. l. byly podobné.
19 Příklad pozdně bronzového plankonvexního ingotu čisté mědi (145 mm široký)
Plankonvexní ingoty pocházející přímo z pece nebyly žádným způsobem rafinované, ale jsou již relativně bez
příměsí. Příklady z pozdní doby bronzové v Cornish vykazují obsah značného množství síry a kyslíku, jak by se
dalo očekávat a stejně jako moderní znečištěné (naplyněné) mědi s absencí železa naznačují, že byly zhotoveny
metodou nevyužívající oxidy železa jako tavidla.
Jedni z nejzajímavějších typů ingotů jsou ty ve tvaru hovězí kůže nebo dvojitých seker, rozšířených ve
východním středomoří během minojského období (viz Tabulka 23 a Obrázek 20). Není zde žádná pochybnost, že
byly předmětem obchodování napříč široké oblasti a že jsou vyobrazeny na egyptských hrobových malbách
přibližně z roku 1450 př. n. l.20, 21 U devatenácti ingotů ve tvaru hovězí kůže z Agia Triada na Krétě, které měly
být importovány z Kypru bylo zjištěno, že jsou z téměř čisté mědi s 0.445 % S. 22 Ingoty váží okolo 30-40 kg s
tloušťkou okolo 4 cm.23 Vykazují charakteristický naplyněný vzhled lunkrovité mědi: vrchní povrch je zdrsněný
bublinami, zatímco povrch spodní strany je víceméně hladší a vykazuje dutiny v důsledku uvolňování plynů z
kovu nebo vlhkosti z hliněných forem. Stěny jsou z celého povrchu nejhladší a rohy mají tendenci být silnější,
než ostatní části ingotu. Stěny vykazují "lem", vyplývající z počátečního rychlého tuhnutí proti studené stěně
formy.
Dva podmořské vraky na jižním pobřeží Turecka odhalily velké množství těchto ingotů, 24, 25 34 ingotů ve vraku
z Cap Gelidonya a přes 200 z pozdějšího vraku z Kas, vážících od 25 do 30 kg. Experimentální práce ukázala,
jak tyto ingoty mohly být vyráběny. Kov byl nejprve vyredukován v pecích typu zobrazených na obrázek 21,
pokrytý struskou, která byla odpíchnuta doprava jak znázorňuje obrázek. Kousky kovu uvnitř strusky mohly být
přetaveny s dřevěným uhlím ve stejné peci s přídavkem dalšího měděného kovu ve formě odpadu nebo
plankonvexních ingotů. Poté bylo možné odpíchnout kov již bez strusky do pískových nebo kamenných forem,
jak je ukázáno v levé části obrázku 21. Kamenná forma odpovídající velikosti a tvaru pro tyto ingoty byla
nalezena v Ras Ibn Hani v Sýrii.26
Tabulka 23 Provenience a typologie měděných ingotů ve tvaru hovězí kůže
20 Příklady minojských měděných ingotů ve tvaru hovězí kůže (podle Buchholz76)
58
Tavení a odlévání
Pece jsou nezbytné pro přetavování částí ingotů a přidávání cínu a dalších legujících kovů. Z eneolitické lokality
v Beersheba víme, že tento typ operace může být prováděn v novodobých velkých válcových pecích stejně tak
jako v pozdně bronzových palestinských čtvercových kamenných “boxech”. Všechno co je požadováno je
kontejner na dřevěné uhlí navržený tak, aby zajišťoval přísun vzduchu z měchů či ze stěn pece, nebo aby do
topeniště vanul vzduch výfučnami spojenými s měchy. Redukční podmínky nejsou nyní již nezbytné, zatímco je
nutné dmýchat do pece tolik vzduchu, kolik je potřeba. Kelímek s víčkem nebo bez víčka mohl být zaplněn
kousky ingotu a legujícími přísadami a vložen přibližně do středu pece blízko dna (viz Obrázek 9). Zatímco
máme dobrou sbírku výfučen z různých období a lokalit, známe velmi mále o konstrukci měchů. Ty mohly být
neobyčejně prosté, jako vakovité měchy z kozí kůže používané africkými kováři v dnešní době nebo jako
hrncovité měchy znázorněné na egyptských nástěnných malbách a nalezené v Súdánu, kde jsou datované do
prvních 500 let n. l.25, 28 Tyto malby jsou pravděpodobně nepřesné, protože nemůžeme očekávat, že mělký
otevřený kelímek byl vložen do horní části ohniště, ale musel být vložen zevnitř, kde samozřejmě nemohl být
spatřen umělcem.
Zajímavá sbírka výfučen pochází z pozdně bronzových úrovní v palestinské lokalitě Tel Zeror 28 (viz Obrázek
22). Žádná z nich nebyla kompletní: všechny byly dočervena nebo dočerna vypáleny, obsahovaly krusty
nazelenalé strusky, a z toho důvodu musely být použité; obrázek 22d zobrazuje dlouhou výfučnu s vnějším
průměrem ústí u zakončení měchu 7 cm a ústím z ohniště s 12 mm v průměru. Velikost je přibližně dvojnásobná
než u nálezů z Kalinovky (strana 22). Ostatní výfučny měly uzavřené konce se štěrbinami vyústěnými pod úhlem
25° a 30°. Tyto nálezy jsou výjimečné a musely být použity pro nějakou oxidační operaci, nejspíše pro kupelaci
olova flapping (rafinaci) mědi. V tomto procesu je velmi intenzivní proud vzduchu směřován na samotný kov
(viz Obrázek 23). Není pochyb o tom, že na této lokalitě byl vyráběn bronz a že v helénské úrovni byl nalezen
kousek surového olova.
21 Typy pyrometalurgických pecí schopných vyrábět minojské ingoty ve tvaru hovězí kůže
Formy pro lití mohly být kamenné, hliněné, měděné nebo bronzové a příklady všech těchto typů byly objeveny
postupně od nejstarších dob. Dvě formy z Mallia na Krétě, 29 datované do středního minojského období přibližně
2000 př. n. l. jsou otevřeného typu, skládající se pouze z licí formy (matrice) vyryté do nepravidelného kousku
“hrubého kamene”. Další forma z té samé lokality měla matrice na všech čtyřech stranách bloku a zdá se být
zamýšlena pro použití jako otevřená forma, která není jednou z dvojice podobných forem, jako některé britské a
irské příklady z pozdní doby bronzové (viz Obrázek 24). Zdá se, že matrice byly zamýšleny na lití polotovarů
pro šídla, dláta a pravděpodobně nože, u kterých bylo vyžadováno nezbytného kování pro vytvoření jejich
konečného tvaru.
22 Typy výfučen nalezených v Tel Zeror, Izrael
Steatit byl použit vždy, kdy bylo možné, protože může být lehce vyřezáván, jak dokládají části dvoudílných
steatitových forem pro dvojhroté sekery z Mallia. Minojská dvojhrotá sekera (sekera s otvorem na topůrko)
představuje metalurgický přechod mezi dobou měděnou a ranou dobou bronzovou, vzhledem k tomu, že některé
analyzované příklady jsou znečištěné mědi a ostatní jsou bronzy (3.71-18 % Sn). Forma dvojhroté sekery má
uzavřený otisk jádra, jako pomůcku pro podepření hlinitopísčitého jádra, které vytváří otvor pro topůrko. Forma
je ve velmi špatném stavu a zdá se, že byla nepřetržitě používána i po rozlomení. Dvě poloviny byly složené
bezchybně pomocí spojovacích kolíků a držely pohromadě pomocí kamenného obalu v jámě. Tato forma mohla
být předehřátá pro zamezení praskání z tepelného šoku, poté co do ní byl nalit roztavený kov: ten musel být
zaplněn skrze stěnu s dvěma polovinami drženými s jejich dělící rovinou ve vertikální poloze.
Fragmenty dalších forem na dvojhroté sekery byly nalezeny na ostrově Milos (obrázek 24) spolu s mnoha
fragmenty hrubých keramických nádob s hrudkami bronzu ulpívajících na jejich spodních stěnách. Tyto byly
nepochybně pozůstatky licího zařízení.30 Forma byly vyrobena z hrubozrnného slídovitého kamene, přestože zde
otisky jádra nebyly uzavřené, ale otevřené tak, jako bronzové formy pro sekery s tulejí z Británie. Zde byl také
kov odléván skrze otvor ve stěně v dělící rovině formy.
23 Metody použití odkláněcího typu výfučen při rafinaci mědi
24 Několik příkladů kamenných forem pozdně bronzového typu
59
a pískovcová forma pro dva srpy z Třískolup, Čechy: forma byla uzavřena s plochou deskou s matricemi
pouze pro licí kanálky; b kamenná forma pro dvě jehlice ze Zvolenevče, nedaleko Prahy: dvě poloviny
formy byly drženy pohromadě hliněným pláštěm (podle Drescher); c rekonstrukce poloviny formy pro
dvojhroté sekery z mykénského pískovce z Phylakopi, Milos: otvor pro tulej ležel v místě přerušení ve
středu a forma mohla být uzavřena identickou polovinou (podle Atkinson); d poloviny forem pro hlavice
kopí s kroužky a nožové dýky z Irska: obě formy pro hlavice kopí byly pravděpodobně odlévány od hrotu
a hliněné jádra podporována prostřednictvím dvou souborů otvorů v základně (podle Coghlan a Raftery)
Dobrá většina kamenných forem byla na laciné šperky (cetky), tj. velké množství malých výrobků, šperků nebo
votivních předmětů. Mnoho z nich je vyrobeno ze steatitu. Jeden z nálezů ukazuje více než jen technologii
použití;31 různorodost předmětů vyrobených s touto jednodílnou formou je tak veliká, že se předpokládá, že
řemeslník, který ji používal, musel cestovat okružní trase kolem západní Anatólie okolo 2200 př. n. l. Z toho
důvodu mohlo být důležité, že formy vážily jen tak málo, jak bylo možné a byl využit celý jejich povrch
zahrnující i stěny. To je jasně ukázáno na šperkařských formách z Poros a na jedné z nejstarších forem z Mallia
zmiňované výše.
Mnohem masivnější polotovary jako jsou disky, byly také odlévány do kamenných forem. 32 Takovýto soubor
byl nalezen na velšském hradišti Dinorben v kontextu 3.-4. stol. n. l. (viz obrázek 24). Disky s 39 cm v průměru
byly pravděpodobně použity na výrobu kotlů z doby bronzové.
Hliněné formy jsou tak křehké, proto nemáme mnoho příkladů z tohoto období, ale místa jako Dainton v Devonu
v současnosti poskytují fragmenty hliněných forem a kelímků. Oproti tomu se měděné a bronzové formy
zachovaly ve velkém počtu. Jejich použití často přináší překvapení pro ty, kdo těžko věří v sofistikované
technologie dávných kovolijců. Složení formy obvykle odráží kov do ní odlévaný a není překvapivé, že jich z
doby měděné máme pouze několik, vzhledem k potížím s odléváním mědi s vysokým bodem tání. Nicméně
máme měděnou formu z Coppa Nevigata v Itálii, která neobsahuje žádný cín, ale 0.5 % Ni a Co, 0.3 % S a určité
množství železa.22 V Británii se vyskytují bronzové formy datované do střední doby bronzové (1400-1000 př. n.
l.) a příklady z pozdní doby bronzové jsou zhotoveny z olovnatých bronzů, stejně jako artefakty, které v nich
byly odlévány (viz obrázek 26 a 27).
25 Bronzová forma na hrot šípu z Mosul, Irák (podle Maryon 35 a s laskavostí The Amerian Journal of
Archaeology)
26 Příklady bronzových forem s radiálními jádry
Bronzové formy jsou poněkud těžší než kamenné formy, i když rozdíl příliš velký, protože kovové formy mají
tenčí stěny. Kovové formy netrpí teplotním šokem a z toho důvodu mohly vydržet déle než kamenné formy.
Kovové formy postupem času degradují, protože dochází k natavování horkého kovu do špatně upravené formy.
O dřívějších úpravách forem není nic známo a je možné, že byl používaný dýmavý plamen z hořícího oleje.
Následně mohly být obě poloviny forem předehřáté na teplotu okolo 200°C. Přiřazení dvou polovin forem je
v některých případech provedeno pomocí spojovacích kolíků a otvorů, někdy i pomocí vnějších značek a v
případě některých britských bronzových forem i umožněním jedné polovině se napasovat uvnitř příruby nalité
okolo opačné části.
V případě obou - kamenných i bronzových dvoudílných forem musí být zatékáni kovu do formy usnadněno
pomocí hliněného licího kanálu zaklesnutého do stran sestavené formy, kde hliněné/pískové jádra mohly tvořit
tulejku.36
V Sůsách bylo nalezeno mnoho forem na hroty šipek a jedna dvoudílná kamenná forma (3000-1000 př. n. l.),
která sloužila pro odlévání čtyř hrotů šipek s řapem. 34 Další nález z Mosul35 je velmi důmyslnou vícedílnou
bronzovou formou na hroty šipek s řapem a s vnitřním jádrem (viz obrázek 25), datovanou do let 700-600 př. n.
l. Výroba hrotu šipky s řapem z Marlik Tepe v Iránu (okolo 1000 př. n. l.) začala z odlité tyčky, ze které byly
vykovány dva laloky.37
V současné době existuje jen málo pochybností o tom, že kov byl odléván do kamenných forem. Toto bylo
potvrzeno objevem stop slitin mědi na povrchu kamenných forem.38 Pokud jde o odlévání do kovových forem,
situace vždy není tak jednoznačná. Zatímco britské bronzové formy zobrazené na obrázku 27 byly nepochybně
použity přímo pro lití, je možné, že některé bronzové formy byly použity pouze pro odlévání vosku. Preciznost
60
vtokového systému použitého u bronzové formy na tulejovitou sekeru z Orviedo ve Španělsku naznačuje, že tato
forma a jádro nebyla použita pro přímé odlévání kovu. 39 Forma z Mosul vyobrazená na obrázku 25 může být
dalším příkladem využití techniky lití na ztracený vosk.35
27 Příklady bronzových forem se sevřenými jádry
Technika lití na ztracený vosk zahrnuje výrobu voskových modelů v modelových formách nebo vyřezáváním a
jejich následné pokrytí hlinito-písčitou směsí, která je vysušena. Vosk se následně roztaví a vypustí a roztavený
kov se nalije do předehřáté formy. Na tento postup se nenuceně odkazuje mnoho odborníků, ale nezvratné
důkazy o jeho použití před dobou železnou stále chybí.
V Číně byla použita technika “lití do dělené formy” a pravděpodobně pochází z obdobných technologií
používaných pro zdobení keramiky. Tato technologie byla později zavedena i v Evropě a je principem zdobení
velmi známé římské keramiky terra sigillata nebo jemné terakotové keramiky. Lití do dělené formy se skládá z
výroby otisku vzoru nebo modelu vtlačením čtvercových nebo obdélníkových bloků navlhčené hlíny na model,
dokud není celý vzor obalen do jednotlivých “cihel”. Model může být zhotoven z vysušené hlíny nebo vosku s
hliněným jádrem. Každý samostatný díl formy je spojen s dalšími sousedícími díly pomocí drážek a čepů. Když
byla forma cihla po cihle vytvořena a vysušena, mohla být rozložena na části, vyjmut model a znovu složena. 40
Hliněný model mohl být oškrábán tak, aby poskytl požadovanou tloušťku stěny kovu nebo mohlo být vyrobeno a
vypáleno nové jádro hrubšího, ale menšího tvaru. Pro druhou variantu nemáme žádný doklad, ale pokud byla
používána, mohl se zachovat původní model pro výrobu nových forem.
Formovacím materiálem byla běžná spraš ze severní Číny a obsahovala písek, vápenec a malé množství hlíny.
Tato směs nebyla ideální jako formovací materiál, protože má omezenou plasticitu. Většina materiálu
odlévaného do této směsi může být 15-20 % Sn bronz s nebo bez olova, který má relativně nízkou teplotu tání
okolo 900-950°C.
Pro zajištění rovnoměrně navržené konstantní tloušťky stěn odlitku byly v prostoru mezi formou a jádrem
umístěny podpěrky jádra v prostoru mezi formou a jádrem. Tento postup můžeme pozorovat na bronzových hunádobách ze západní dynastie Han (202 př. n. l. – 9 n. l.) ve formě čtvercových kousků kovu se světlejšími
korozními produkty. Ve skutečnosti by měly být vyrobeny z kovu s mírně vyšší teplotou tání, než je odlévaný
kov tak, že se vystaví mírnému natavení povrchu a tím se bez výrazné ztráty jejich pevnosti spojí s novým
kovem.
V kamenných či kovových formách jsou jádra obvykle usazeny pomocí rozšíření, které je umístěno ve specielně
připravené dutině (otištěné) ve formě. Dvoudílná hliněná forma na sekeru s otvorem na topůrko z Kalinovka v
jižním Rusku (2000-1800 př. n. l.) byla nalezena spolu s jádrem, tvořeným tyčkou nebo kolíkem, který byl
umístěn v otiscích těchto dvou polovin formy (viz obrázek 8). 41 V evropských bronzových formách na sekery s
tulejí nebo dlátka tvoří tulejku hliněné jádro, které je v některých případech kotveno “radiálním čepem” (viz
obrázek 26). V ostatních případech je jádro kotveno ve správné poloze prodloužením formy, která se chová jako
svěrka (viz obrázek 27). V bronzové formě z Mosul pro tři hroty šípů s tulejí jsou tři jádra pro tuleje součástí
spodní části formy a stojí svisle jako tři hroty (viz obrázek 25).
Výroba a spojování
Dalším z významných rysů pozdní doby bronzové je hojnost nástrojů vyrobených pro práci s dřevem, kamenem
a kovem. Ve velkém množství byly používány kladiva s tulejí, žlábkovité dláta, sekáčky, průbojníky a šídla. Na
Krétě byly objeveny dvouruční pily, pravděpodobně bronzové a některé dlouhé až 1.5 m a 23 cm široké. 42
Velmi rozšířené byly technologie tváření a zdobení. Mísy a vázy byly vyrobeny prohlubováním, tj. údery na
vnitřní stranu nádoby nebo vytahováním, tj. údery na venkovní stranu nádoby a oboje prováděné se specielními
kladivy a kovadlinami. Opracování soustružením bylo jistě známo již v rané době železné, ale nemáme žádný
důkaz pro jeho dřívější použití (viz obrázek 28).
Zdobení mohlo být prováděno technikou vbíjení, při které je návrh v reliéfu a pozadí se snižuje pomocí kladiva
nebo tvarovacích nástrojů (čakanů). Případně je vzor vytvořen ze zadní strany do tvárného základu z bitumenu
nebo olova (viz obrázek 28). Detaily mohou být vytvořeny rydlem nebo ryteckým dlátkem. Pracovní nástroj je
tlačen rukou a vyřezává drážku, vytvářející před nástrojem šponu třísky, která je odstraněna. Obrys může být
61
dokončen a zvýrazněn prostřednictvím krátkých úzkých stop dláta podobnému ryteckému dlátku, kterým je
vbíjeno do kovu.43
Spojování bylo prováděno buď studeným (kovářským) svářením používaným pravděpodobně pouze na zlato,
nebo technikou pájení. Druhá metoda byla všeobecně používána pro zlatnické a stříbrnické práce v Malé Asii ve
čtvrtém tisíciletí př. n. l. Jedním z nejstarších postupů bylo spojování zlata pomocí mědi nebo mědi pomocí zlata.
Určité minerály mědi byly naneseny na dané místa a spojeny za redukčních podmínek tak, že se vyredukovaly na
kovovou měď, která se legovala spolu se zlatem a vytvořila tuhý roztok s nízkou teplotou tání, který sloužil jako
pájka.44 Podobného výsledku mohlo být docíleno s drobnými zlatými granulemi spolu s mědí. Později byly
bronzy s vysokým obsahem cínu a s nízkou teplotou tání použity pro spojování bronzů s nízkým obsahem cínu a
s vyšší teplotou tání. Pro spojování stříbra mohla být použita také měď nebo slitiny mědi a stříbra.
28 Tvarovací a dekorativní techniky použité v prehistorických časech (podle Lowery et al.43)
Šíření technologií doby bronzové
V Iránu je rozkvět pozdní doby bronzové nejlépe ukázán v takzvaných “luristánských bronzích”. Lorestán je
oblast na jihozápadě Iránu v pohoří Zargos, které hraničí s Mezopotámií a u kterého by se dalo očekávat, že bude
jedním z největších zdrojů minerálů pro tento region. Přestože zde probíhala lokální výroba přibližně okolo roku
3000 př. n. l., která procházela skrze obvyklou kovovou posloupnost, její vrchol byl dosažen až v období 900650 př. n. l., kdy byla do této oblasti postupně přinesena znalost výroby a zpracování železa.
Mnoho z luristánských bronzí má neznámý archeologický původ. 45 V poslední době byla dostatečná pozornost
věnována určení vyráběných vzorů a oblastí odkud pocházejí. Velké množství artefaktů pochází z
vydrancovaných pohřebišť a komorových hrobů a velká část z nich jsou koňské ozdoby. V pozdní době
bronzové některé bronzy obsahují olovo, ale v žádném případě tato tendence není univerzální.46 Většina litých
bronzů obsahuje mezi 4 a 13 % Sn.
Charakteristický meč pozdní doby bronzové byl jednodílný meč s plochým jílcem, obvykle vyrobený z
olověného bronzu.47 Na blízkém východě a konkrétně v Lorestánu se objevovaly jejich variace, týkající se
"přelivu" samostatného jílce na jednoduchou bronzovou čepel s řapem. 48, 49 Později, když bylo zavedeno železo,
byly jílce odlévány na železné ostří s řapem.48 Přepokládá se, že přelité bronzové jílce na bronzovou čepel byly
odvozeny od železných čepelí s bronzovým jílcem a je velmi pravděpodobné, že zde probíhal určitý časový
překryv.48 Vzhledem k obtížnosti výroby železných jílců na některé rané železné čepele není překvapivé, že
bronzový jílec byl často upřednostňován.
V technologii přelivu49, 50 byla bronzová čepel nejprve zhotovena odlitím a řap byl následně obklopen formou
pro jílec. Pravděpodobně se jednalo o dvoudílnou hliněnou formu s vtokovými a vzduchovými kanálky.
Nejméně v jednom případě byl řap pokryt tenkým pískovým “jádrem” a přelitý jílec přišel do kontaktu pouze s
čepelí v blízkosti osazení, poskytující tak pouze mechanický spoj. V jiném případě bylo ostří a řap zhotoveny z
tvářeného bronzu s méně než 5 % Sn, zatímco přelitý jílec byl 11.5% cínový bronz. Stejně jako v mnoha dalších
případech bylo řezné ostří finálně vytvrzeno kováním zastudena. 51
Technologie přelivu je schopná neomezeného rozpracování a byla použita v Číně pro uchycení nohou k
nádobám. Výstupek byl odlit přímo s původní nádobou a nová forma byla následně vytvořena na nádobě přes
výstupek tak, že nově odlitá kovová noha se s ní propojila a čas od času došlo k roztavení výstupku.
V Indii přišly dokonce protoindické civilizace Harappa a Mohendžodaro přibližně okolo 1750 př. n. l.,
pravděpodobně vzhledem k invazi ze severu.52 Na východ od Gangy bylo nalezeno velké množství měděných
depotů datovaných okolo 800 př. n. l. Některé předměty jsou arsenové mědi a ostatní cínové bronzy, které
poukazují na kavkazskou příbuznost. Toto období skončilo okolo 200 př. n. l. s příchodem doby železné.
Pravděpodobně největší pokroky byly učiněny na dálném východě. Dalo by se říci, že Čína explodovala do
pozdní doby bronzové. Jistě se rozvíjela rychle, vzhledem k očividně pozdnímu nástupu na metalurgickou scénu.
Naleziště z dynastie Šang předcházející období Jang (před 1400 př. n. l.) byly objeveny v Erhlikang nedaleko
Chengchou v roce 1953. Na jiném místě v Chenhchou v Hantan v Hopei a také v Anyang byly objeveny zbraně a
nástroje, rituální kotle a mnoho dalších artefaktů, které spadají do tohoto ranějšího období. 53 Tyto rané bronzy
jsou relativně hrubě vyrobeny, omezené v rozmanitosti a tvarově prosté. Později v období An-jang došlo
62
k rozsáhlému rozšíření oblasti vlivu a obchodu dynastie Šang a z toho důvodu bylo možné získat měď a cín z
odlehlejších oblastí; toto souviselo i s pokrokem v technologii.54
V době západní dynastie Čou (770 př. n. l.) není žádný pochyb o tom, že se nacházíme v pozdní době bronzové.
Artefakty jsou rozměrnější a je jich zde velké množství; obsah cínu je mnohem více konzistentní a technologie
odlévání je charakteristická pro pozdní dobu bronzovou. Bronzový kotlík nalezený v Anyang v roce 1946 vážil
1400 kg (3100 liber) a dosahoval okolo 1 m v průměru. 1 Velkou část slitin v tomto období tvořily cíno-olověné
bronzy (viz tabulka 24 a 25) a předměty byly často odlévány v hliněných kusových formách, které byly
vyrobeny z jednotlivých vypálených hliněných částí; zhotovených z vypáleného nebo vysušeného hliněného
modelu, na který byl detail vyrytý nebo vyřezaný. Předměty ze slitiny anglického cínu (cíno-olověná slitina) jsou
také známé z raných období dynastie Čou.
Je pravděpodobné, že pro redukci byly použity nízké šachtové pece. Z dynastie Ming (1368-1644 n. l.) máme
pozůstatky desetimetrového licího kanálu, který mohl být použit pro odlévání rozměrnějších předmětů v jámě,
stejně jako technologie používaná ve středověké Evropě pro odlévání zvonů. 1 Známe také dvouruční licí pánve
nebo kelímkové pece, které byly používány v této době. Opravdu ale nemáme žádné doklady, které by ukázaly,
jak byly odlévány rituální kotle z dynastie Čou.
Tabulka 24 Složení bronzů z dynastie Čou (1100-221 př. n. l.)
Předmět
brnění
polokoule
halapartna
zvon
zvon
uzda
kuei
zvon
pouzdro na kopí
kotel
meč
dláto
spona
nálitek
trojnohá urna
hlavice kopí
hlavice kopí
kádinka
mísa
nádoba
Složení, %
Sn
9.44
11.67
12.84
13.27
16.88
14.44
16.70
17.45
17.71
18.21
19.84
4.60
8.19
15.36
8.19
15.76
0.94
12.89
2.05
20.30
Reference
Pb
2.33
11.33
0.26
0
0.04
8.37
13.65
8.45
11.45
8.65
stopy
5.1
10.92
9.79
5.30
18.04
12.64
40.89
4.60
Ni
0.01
0.01
stopy
0.05
0
0.08
0.06
0.03
0.08
0.08
2.47
0.10
-
Zn
0.07
0.09
0.05
0.06
0.93
0.04
0.13
0.08
0.05
0.15
0.13
-
Sb
3.8
0.37
-
As
0.55
0.02
0.1-1.0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
77
74
74
74
74
74
74
74
74
76
Tabulka 25 Složení čínských artefaktů z pozdní doby bronzové (podle Dono 75)
Prvek
Cu
Sn
Pb
Fe
As
Ag
Au
č. 1 halapartna
78.68
18.40
1.71
0.30
stopy
0.14
stopy
č. 2 dýka
82.21
9.34
7.50
0.15
stopy
0.06
stopy
Složení, %
č. 3 sekera s tulejí
68.65
9.70
19.83
0.08
stopy
0.03
stopy
č. 4 sekera s tulejí
82.18
12.24
2.60
0.08
stopy
0.03
stopy
63
Novodobý měděný důlní komplex v Tonglushan vykazuje výrazné doklady důlní a pyrometalurgické činnosti v
pozdní době bronzové.55 Materiál spadá do období Jara a Pozdimu (770-479 př. n. l.) a bronzové nástroje byly
nahrazeny železnými rudami pozdějšími v sekvenci, která pokračovala do dynastie Han (2. stol. n. l.). Ruda byla
redukována v šachtových pecích s oválnou nístějí (průměr nístěje 68x27 cm) a s dvěma výfučnami. Vzhledem k
použití železitých tavidel byl vyráběný kov bohatý na železo.
V období dynastie Čou byly vyráběny mince různých tvarů, které tíhly k nízkému obsahu cínu a některé
obsahovaly znatelné množství niklu (viz tabulka 26). Mince byly odlévány do hliněných forem vypálených v
pecích v období dynastie Han (208 př. n. l. – 220 n. l.). U některých pozdních mincí z dynastie Čou
analyzovaných prostřednictvím rentgenové fluorescence bylo zjištěno, že obsahují velké množství cínu (11.5-13
% Sn) a obsah olova byl vyšší než 30-36 %. Tyto nálezy naznačují značnou segregaci. Je jasné, že
penězokazecké dílny používaly levné slitiny s vysokým obsahem olova s dobrou zabíhavostí.
Bronzové zrcadla byla zavedena v průběhu východní dynastie Čou (770-475 př. n. l.) a byla velmi oblíbená v
dynastii Han (208 př. n. l. – 220 n. l.).56 V tomto případě je složení obrácené, to znamená, že jsou složeny z
bronzu s vysokým obsahem cínu (kovové zrcadlo) s nízkým obsahem olova, obsah cínu je 24-31 % a obsah
olova 0-9 %.
Tabulka 26 Složení čínských bronzových mincí
Reference
77
77
77
77
77
77
77
77
77
77
77
77
56
Typ
nožová mince
nožová mince
nožová mince
nožová mince
nožová mince
nožová mince
nožová mince
nožová mince
nožová mince
nožová mince
rýčová mince
rýčová mince
rýčová mince
Datace, př. n.
l.
770-249
770-249
770-249
770-249
522
412
400
přibližně 300
přibližně 300
přibližně 300
250-221
340-325
722-481
Sn
1.66
2.12
2.12
6.76
12.5
11.5
13.0
3.0
6.0
9.25
3.5
1.8
9.92
Pb
55.41
48.60
47.32
21.25
36.0
30.0
17.0
27.0
24.0
25.5
23.0
62.0
19.3
Složení, %
Ni
1.03
1.63
5.08
3.04
0.18
0.21
0.20
0.17
0.22
0.10
0.21
0.25
0.35
As
0.6
1.72
3.28
3.88
-
Hroty šipek v období dynastie Han měly běžnější složení s 10.8 % Sn, ale musely být vyrobeny z tetraedrické
rudy, protože obsahují také 8.0-8.7 % Sb, 2.0-3.7 % Ni a stopy stříbra. Bronzový meč byl také zaveden v
průběhu pozdního období dynastie Čou (770-475 př. n. l.). Jsou zde náznaky podobnosti s evropskými
halštatskými vzory, které možná naznačují šíření západo-východním směrem.57 Složení se nelišilo od výše
uvedených šipek dynastie Han.
Období východní dynastie Čou spatřilo začínající dobu železnou. Litinové kotlíky byly datovány až do roku 512
př. n. l., ale bronzové typy ještě po určitý čas přežívaly a k odlévání některých bronzových artefaktů byly
pravděpodobně použity litinové formy.58 Další doklad časového překrytí je předložen přítomností krumpáčů s
dlouhou násadou, které měly jádro z železa a okolo kterého byl odlit bronz. Byly také nalezeny hroty šipek s
železnými řapy a bronzovými hroty. Zdá se, že zatímco litina byla zanedlouho použita pro zemědělské nástroje,
potřeba méně křehkého kovu pro zbraně znamenala v této oblasti nepřetržité používání bronzu, dokud nebyla
ovládnuta přeměna litiny do tvárného železa a oceli.
Zinek se začal objevovat v bronzech v období dynastie Han, ale pravé slitiny mědi a zinku (mosazi) se
nevyskytovaly až do pozdního období dynastie Han, tj. po roce 220 n. l. Nejsou zde žádné doklady, že Číňané
používali mosaz ve stejné době jako Římané v Evropě, ale u výskytu zinku společně s niklem ve slitinách mědi
se zdá být spíše pravděpodobnější, že hlavním zdrojem zinku (a niklu) byla komplexní Cu-Ni-Zn ruda. Byla to
bezpochyby tato ruda, která v pozdějších dobách vedla k vzestupu ternární slitiny tohoto složení, známého jako
paitung nebo pakfong.
Ostatní kovy
64
ZLATO
Pozornost věnována slitinám mědi je samozřejmě odůvodněna jejich postavením ve starověké ekonomice. Ale
kdo by si při usuzování z muzejních exponátů myslel, že zlato a stříbro byly stejně důležité pro bronz. Přirozeně
byly tyto kovy použity pro umělecké účely, vzhledem k jejich velmi dobrým vlastnostem týkajících se korozní
odolnost. Proto může být zlato použito opakovaně, takže tolik zlata, které spatřujeme v muzeích, bylo
pravděpodobně znovu použito opakovaně.
Produkce zlata byla téměř zcela jistě otázkou organizace lidské síly a ne vyspělosti technologie, protože se kov
vyskytoval výhradně v ryzí formě a nebyly od něho vyžadovány žádné pyrometalurgické procesy. Bohaté
civilizace Malé Asie, úrodného půlměsíce a částečně Egypta si mohly dovolit zaměstnat pracovníky na dolování
zlata, všude tam, kde bylo známo, že se vykytuje. Kromě toho tyto země měly velké armády a mohly se ho
zmocnit od ostatních, nebo ho získat formou milodaru. Tedy zlato měnilo majitele, protože skutečně to samé
dělá i dnes spíše z jiných důvodů.
Jediné potřebné technologie byly ty, týkající se obohacování minerálů, tj. jemné obrušování křemenné horniny
dostatečně k uvolnění malých částic zlata a následně odplavení kvalitní a méně hutné horniny pmocí řízeného
proudu vody. Vzhledem k mastné a vláknité povaze zlata byly v některých případech částice zlata zachyceny
v rouně a použití této techniky v dřívějších dobách nám potvrzují příběhy Jásona a ostatních. V Núbii a
Afghánistánu můžeme spatřit spodní kameny brusných mlýnů. Jedná se o typ polokulové hrany-běžce, známého
z použití pro olivové mlýny v době římské, ale jejich datace je pravděpodobně mnohem mladší, než období, o
kterém je pojednáváno. Přirozeně mohly být použity nuggety, pokud byly nalezeny a to teprve v neočekávaných
místech vyjde najevo. Jedna nuggeta vážící 610 g byla nalezena nedaleko Dublinu v 18. století 59 a další vážící
62.2 kg byla nalezena v Brazílii v roce 1863.60
Jakmile byl zlatý prach zkoncentrován, mohl být roztaven v malých kelímcích a odlit do tvaru šperků nebo
ingotů. V průběhu střední doby bronzové v Británii byla přírodní slitina zlata a stříbra upravena přídavkem
mědi.61 Analýzy prokázaly (viz obrázek 29), že množství mědi přidaného do zlata záviselo na obsahu stříbra ve
zlatě. Z toho důvodu byla pravděpodobně měď přidána za účelem zlepšení barevnosti.
29 Obsahy stříbra a mědi v raných zlatých artefaktech, jako doklad použití mědi při barvení bílého
přírodního zlata nebo elektronu
Zlato s více než 20 % Ag mohlo poskytnout bělejší barvu (elektron), která se nezdá být tak oblíbená, jako více
načervenalá barva ryzího zlata. Přídavky mědi mohly nicméně vytvrdit zlato a udělat ho tak méně tvárným. Zlato
s jeho snadnou zpracovatelností bylo ideálním materiálem pro výrobu ozdob a řemeslník mohl využít své
dovednosti na výrobu obdivuhodných předmětů. Mnoho dřívějších zlatých předmětů je vyrobeno z velmi
tenkého plíšku nebo plátku. Ten byl vyroben kováním malého ingotu do formy plíšku. Tento plíšek byl nařezán
do čtverců, které byly umístěny přes sebe a vzájemně odděleny tenkou zvířecí kůží. Výsledný paket byl
opakovaně vytepáván tak, aby poskytl ještě tenčí plíšky a vrstva kůže chránila plíšky proti vzájemnému spojení.
Tyto postupy byly několikrát zopakovány, dokud každý paket zlata nebyl tvořen tenkými plátky, silnými méně
než setinu milimetru.62 Loutky býků nalezené na královském pohřebišti v Uru byly pokryty zlatem s
proměnlivými tloušťkami od 0.5 do 2 mm. Ozdoby, šperky a meče byly složeny z technik vbíjení (repoussee),
filigránu a granulace. Nacházíme také často inkrustace, jako na a mykénských dýkách, kde je zlato použito s
velkým efektem ve srovnání s tmavým pozadím, které poskytuje barevný kontrast.
STŘÍBRO A OLOVO
Přestože se ryzí stříbro vyskytuje, je to poměrně výjimečné a velká část dřívějšího stříbra byla získána z
kupelace olova.63 Kupelační procesy zahrnují oxidaci olova na oxid olovnatý (klejt, PbO) při teplotách v řádu
900-1000°C. To je obvykle prováděno ve výhni miskovitého tvaru s palivem v horní části (dřevo nebo dřevěné
uhlí) a s párem velkých měchů, umístěných na okraji misky. Ohniště je obvykle tvořeno snadno dostupným
zvířecím popelem (spálené kosti), kde je klejt roztaven, absorbován výhní, nebo odpařen s ponechaným
nezoxidovaným stříbrem. Stopami po použití takového procesu je přítomnost koláčů z klejtu nebo pozůstatky
kupelek (kelímků).
Tento proces musel být známý již okolo roku 2000 př. n. l., což usuzujeme podle nálezů drobných stříbrných
předmětů nalezených v Uru, Majkopu a mnoha dalších lokalitách. Stříbrné a olověné hřivny byly nalezeny v
65
Tróji I a II (2500-2000 př. n. l.), kde obsah olova ve stříbře naznačuje použití kupelace. 64 Tři stříbrné dýky byly
nalezeny v hrobech typu tholos na Krétě, spadající do raného minojského období 65 (2200-2000 př. n. l.). Jedna
dýka byla analyzována a obsahuje 71 % Ag, 27.5 % Cu a 0.78 % Sn. V tomto období probíhala na Krétě doba
měděná a legování stříbrem v tomto poměru mohlo poskytnout velmi tvrdé zbraně na vyšší úrovni, než některé
zbraně z tohoto období. Někdo se však může domnívat, že tyto artefakty musely být použity pro obřadní účely.
V blízkosti měděných dolů v Rio Tinto66, 67 a Tharsis68 ve Španělsku se nachází velké množství prehistorických
strusek, které obsahují male množství stříbra, velmi malé množství mědi a předpokládá se, že představují
výsledné strusky z pyrometalurgického zpracování vrstev s vysokým obsahem stříbra ve spodní části železného
klobouku.66 Hodnoty stříbra se koncentrovaly loužicími procesy argentojarositů obsahující 0.20 % Ag, které jsou
v dnešní době téměř úplně vytěžené, ale které byly extenzivně redukovány v pozdní době bronzové a
pravděpodobně i v době římské, vzhledem k jejich vysokému obsahu stříbra. Jak bylo stříbro přesněji získáváno,
není v současné době známo, ale strusky jsou v zásadě fayalitické jako ostatní strusky a obsahují určité množství
olova (1.37 %). Z tohoto důvodu je možné, že olověné rudy byly přidávány k argentojarositům za účelem
nahromadění stříbra a získání kovového stříbra kupelací olova s jeho vysokým obsahem. Klejt byl nalezen v
Tharsis a jeho původ se uvažuje ještě z "před-fénického" období. Olovo zbývající ve struskách z dolu v Rio
Tinto z pozdní doby bronzové obsahovalo okolo 0.06 % Ag, odpovídající 600g/t, které značí, že obsah stříbra ve
vyráběném olovu byl přinejmenším stejný jako u slavných stříbrných dolů pozdějšího data v Lavrio v Řecku. 69
Olovo samo o sobě nemělo v pozdní době bronzové tak vysokou hodnotu, ale často bylo používané na předměty
vyráběné ve šperkařských formách, které mohly mít kultovní nebo votivní význam. 70 Sekery s tulejí nalezené ve
velkém počtu v Bretani obsahovaly 45 % Pb, zbývající část tvořila měď a byly nepoužitelné jako pracovní
nástroje.71 Některé z těchto seker byly nalezeny uložené mimo v kruhu a to byl předpoklad, že musejí být
votivního charakteru. Rozměrné olověné sekery s tulejí ve skutečné velikosti byly nalezeny v bronzové formě v
Cambridgi. To vyneslo otázku, zdali nebyly bronzové formy používány na výrobu olověných modelů pro lití na
vytavitelný model. S ohledem na velké množství nalezených miniaturních olověných seker se zdá tato domněnka
nepravděpodobná a je třeba předpokládat, že olověné sekery a měděno-olověné sekery byly použity pro rituální
nebo votivní účely.
Odkazy
1 N. BARNARD: „Bronze casting and bronze alloys in ancient China“, 1961, Canberra, The Australian National
University and Monumenta Serica.
2 B. ROTHENBERG and A. LUPU: Bulletin no.9, Museum Haaretz, 1967, Tel Aviv.
3 R. F. TYLECOTE et al.: J. Inst. Metals, 1967, 95, 235.
4 J. F. MERKEL and R. F. TYLECOTE: „Experimental casting of an oxhide copper ingot“, Paper given at the
22nd symposium on Archaeometry, Bradford, 1982.
5 J. F. MERKEL: „Summary of experimental results for LBA copper smelting and refining“, MAS CA. J., 1983,
2, 173-178.
6 J. DU PLAT TAYLOR: Ant. J., 1952, 32, 133.
7 R. F. TYLECOTE: „From pot bellows to tuyeres“, Levant, 1981, 131, 107-118.
8 E. PREUSCHEN: „Copper“, 1966, Hamburg, Norddeutsche Affinerie.
9 R. PITTIONI: Arch. Aust., 1958, 29-32, (3), 19, et seq.
10 K. ZSCHOCKE and E. PREUSCHEN: „Deas Urzeitliche Bergbaugebiet von Muhlbach-Bischofsofen“,
Wien, 1932.
11 C. EIBNER, „Kupfererzbergbau in Osterreichs Alpen“, In: Sudösteuropa zwischen, 1600 und 1000 v. Chr.,
(Ed. B. Hansel), Prähistorische Archaologie in Sudosteuropa, Berlin, 1982, 1, 399-408.
12 R. PITTIONI: Man, 1948, 48, 120.
66
13 P. T. CRADDOCK a D. GALE: „Evidence for early mining and extractive metallurgy in the British Isles“,
In: Science and Archaeology, Glasgow, 1987, (eds. E. A. Slater and J. 0. Tate), BAR Brit. Ser., No. 196, 1988,
167-191.
14 H. PRESSLINGER, C. EIBNER et al.: „Ergebnis der Erforschung Urnenfelder-zeitliche Kupfermetallurgie in
Paltental“, Berg und Huttenmannische Monatshefte, 1980, 125, (3), 131-142.
15 P. T. CRADDOCK: „Bronze Age metallurgy in Britain“, Curr. Arch., 1986, Feb. 106-108.
16 F. LOSCHIAVO: „Copper metallurgy in Sardinia during the Late Bronze Age: new prospects on its Aegean
connections“, In: „Early Metallurgy in Cyprus“, (ed. J. D. Muhly, R. Maddin et al), Nicosia, 1982, 271- 281.
17 R. F. TYLECOTE: „The Prehistory of Metallurgy in the British Isles“, Inst. Metals, London, 1986, 18.
18 R. F. TYLECOTE: Corn. Arch., 1967, 6, 110.
19 C. DORFLER et al.: Arch. Aust., 1969, 46, 68.
20 H. H. COGHLAN: „Notes on the prehistoric metallurgy of copper and bronze in the Old World“, 1951,
Oxford, Pitt-Rivers Museum.
21 P. E. NEWBERRY: „The life of Rekhmara“, 1900, London, Pl. XVIII.
22 A. MOSSO: „The dawn of Mediterranean civilization“, 1910, London.
23 H. W. CATLING: „Cypriot bronze work in the Mycenaean world“, 1964, Oxford, Oxford University Press.
24 G. F. BASS et al.: „Cape Gelidonya; a Bronze Age Ship-wreck“, Trans. Amer. Phil. Soc., 1967, 57, (8), 177.
25 G. F. BASS, D. A. FREY a C. PULAK: IJNA, 1984, 13, (4), 271-279.
26 J. a E. LAGARCE, A. BOUNNI a N. SALIBY: „Fouillesa Raslbn Hani“ ,Acad. des In script. et Belles Lett
res, Nov. 1983, 249-290.
27 C. J. DAVEY: „Some ancient Near Eastern pot bellows“, Levant, 1978, 11,101-111.
28 M. KOKHAVI a K. OBATA: Israel Explor. J., 1965, 15, 253; 1966, 16, 274 (tyto výfučny byly zkoumány a
zakresleny v Tel Aviv s laskavou pomocí prof. Ben Rothenberg).
29 F. CHAPOUTIER a P. DEMARGUE: „Fouilles a Mallia“, 1942, Paris.
30 T. D. ATKINSON et al.: „Excavations at Phylakopi in Melos“, 1904, London.
31 J. V. CANBY: Iraq, 1965, 27, 42.
32 G. GUILBERT, Dinorben Hillfort, North Wales. Pers. Comm. 1980.
33 S. NEEDHAM et al.: „An assemblage of LBA metal working debris from Dainton, Devon“, PPS, 1980, 46,
177-215.
34 R. DE MECQUENEM: Met. et Civil., 1946, 1, (4), 77.
35 H. MARYON: AJA , 1961, 65, 173.
36 H. HOWARD: „An axe core from East Kennet“, Wilts. Arch. Nat. Hist. Soc. Mag., 1983, 77, 143-4.
37 R. F. TYLECOTE: Bull, HMG, 1972, 6, 34.
38 D. A. JENKINS: „Trace elements analyses into the study of ancient metallurgy“, Aspects of ancient mining
and metallurgy, Bangor, 1986, 95-105.
39 R. J. HARRISON: „A Late Bronze Age mould from Los Oscos (Prov. Oviedo)“, Madrid, Mitteil, 1982, 21,
131-139.
40 C. S. SMITH: „Metal transformations“, (eds. W. W. Mullins a M. C. Shaw), 1968, New York.
41 M. GIMBUTAS: „Bronze Age cultures in Central and Eastern Europe“, 1965, London.
42 Tyto mohou být spatřeny v Museum of Antiquities, Heraklion, Kréta.
43 P. R. LOWERY: PPS, 1971, 37, (1), 167.
67
44 H. MARYON: AJA, 1949, 53, (2), 99.
45 P. R. S. MOOREY: Iran, 1969, 7, 131.
46 P. R. S. MOOREY: Archaeometry, 1964, 7, 72.
47 K. R. MAXWELL-HYSLOP: Iraq, 1946, 8, 1.
48 K. R. MAXWELL-HYSLOP a H. W. M. HODGES: Iraq, 1964, 26, 50.
49 J. BIRMINGHAM et al.: Iraq, 1964, 26, 44.
50 H. DRESCHER: Der Uberfangguss, 1958, Mainz, RGZM.
51 J. BIRMINGHAM: Iran, 1963, 1, 71, et seq.
52 SIR M. WHEELER: „Early India and Pakistan“, 1959, London, Thames and Hudson.
53 SUNSHUYUN a HAN RUBIN: „A preliminary study of early copper and bronze artefacts“, Kaogu Xuebao,
1981, (3), 287-302.
54 N. BARNARD a SATO TAMOTSU: „Metallurgical remains of ancient China“, Nichiosha, Tokyo, 1975.
55 HUANGSHI MUSEUM, CHINESE SOC. MET., et al. (eds.): „Tonglushan; a pearl among ancient mines“,
Cult. Relics Public House, Beijing, 1980.
56 M. CHIKASHIGI: f. Chem. Soc., 1920, 117, 917.
57 J. NEEDHAM: „The development of iron and steel technology in China“, 1958, London, The Newcomen
Society.
58 LUDA: Vita pro Ferro, 68, 1965, Schaffhausen, Festschrift fur R. Durrer.
59 G. A. J. COLE: „Localities of minerals in Ireland“, 1922, Dublin, HMSO.
60 The Guardian, 22 Sept. 1983.
61 C. F. C. HAWKES: Archaeometry, 1962, 5, 33.
62 J. H. F. NOTION: „Ancient Egyptian gold refining“, Gold Bull. 1974, 7, 50-56.
63 R. J. FORBES: „Studies in ancient technology“, 193, vol.8, 1964, Leiden, Brill.
64 H. SCHLIEMANN: „The city and country of the Trojans“, 1880,London.
65 S. XANTHOUDIDES: „The vaulted tombs of the Mesara,1924, London, Liverpool University Press.
66 J. C. ALLAN: „Considerations of the antiquity of mining in the Iberian peninsula“, Occ. paper No.27, 1970,
London, RAI.
67 B. ROTHENBERG a A. BLANCO-FREIJEIRO: „Ancient mining and metallurgy in SW Spain“, JAMS,
London, 1982.
68 S. G. CHECKLAND: „The mines of Tarshish“, 1967, London, Allen & Unwin.
69 A. BLANCO a J. M. LUZON: Antiq., 1969, 43, 124.
70 S. P. NEEDHAM a D. R. HOOK: „Lead and lead alloys in the Bronze Age“, In: Science and Archaeology,
Glasgow, 1987, (eds. E. A. Slater and J. O. Tate) BAR. Brit. Ser. No. 196, 1988, 259-274.
71 PITRE DE LISLE: RA, 1881, 42, 335.
72 H. G. BUCHHOLZ: „Minoica-Festschrift zum J. Sundwall“, 921, 1958, Berlin; and PZ, 1959, 37, 36, et seq.
73 B. DIMITROV: „Underwater research along the south Bulgarian Black Sea coast in 1976-77“, IJNA, 8, (1),
70-79.
74 W. F. COLLINS: J. Inst. Metals, 1931, 45, 23.
75 T. DONO: Bull. Chem. Soc. Japan, 1932, 53, 748.
76 R. J. GETTENS: J. Chern. Educ., 1951, 28, 67.
68
77 C. F. CHENG a C. M. SCHWITTER: AJA, 1957, 61, 351.
69
Kapitola 5
Raná doba železná
Je všeobecně známo, že doba železná začala v Malé Asii, kde lidé používající železo obsadili tuto oblast okolo
roku 2OOO př. n. l. V průběhu doby bronzové mohly být měděné rudy redukovány s přídavkem železných
tavidel s neopominutelnou možností, že se železo vyredukovalo na dně pece. To se mohlo přihodit ve spodní
části pece, obsahující velké množství strusky a kujného železa, jak můžeme vidět v mnohem mladších měděných
hutích ve střením Iránu.1 Tato situace se mohla přihodit kdekoliv v pozdní době bronzové a není žádný důvod se
nedomnívat, proč by lidé Malé Asie nemohli použít vyrobené železo ještě před kýmkoliv jiným s tím rozdílem,
že měli delší zkušenost s pyrometalurgickou výrobou mědi.
Jak bylo uvedeno v kapitole 1, objevují se zde příležitostné odkazy na železo i ve starších obdobích, ale u kousků
zmiňovaného kovu bylo zjištěno, že jsou meteoritického původu, nebo ojedinělé artefakty, které by mohly stejně
tak být mimo kontext nebo výsledkem náhody zmiňované výše. Jedním z takových příkladů je plech z pyramid v
Gíze.2 Uvádí se, že při nálezu byl řádně stratifikovaný a z toho důvodu musí být datovaný přibližně do období
2750 př. n. l. Rozhodně jeho složení a struktura není charakteristická pro pozdější svářkové železo s
fayalitickými struskovými vměstky a může se rozhodně jednat o doklad nejstaršího železářství.
S jistotou není známo, kdo začal záměrně ve velkém množství vyrábět železo. Mohlo se tak stát v Alaca Hüyük
v Anatólii, kde máme jedny z nejstarších uměle vyrobených dýk. Zdá se, že zásobování pyrometalurgicky
vyrobeným železem v druhém tisíciletí př. n. l. bylo nevýznamné a nepravidelné, ale postupně se rozrůstalo,
dokud nebylo v období 1200-1000 př. n. l použito v celkem významném rozsahu na výrobu zbraní. Pozvolný
vývoj železa se zopakoval ve světě doby železné i na jiných místech, ale po dlouhou dobu bronz i nadále sloužil
pro mnoho aplikací kovu.
Vzhledem ke své vzácnosti, bylo železo nejprve použito v malých kusech ve špercích. Kromě toho se zdá být
jeho nejstarší použití i na výrobu čepelí dýk. Lité cínové bronzy a olověné bronzy nejsou dostatečně kujné pro
přetrvání působení silných úderů bez rozlomení, což muselo být jejich vážnou nevýhodou. Když se objevily
železné čepele, byly jejich výhody na první pohled zřejmé. Meč který se ohýbá, mohl být narovnán, ale ten,
který praskl, je k ničemu. Okolo 11. století př. n. l. spatřujeme lorestánské kováře, vyrábějící železné čepele s
bronzovými jílci. Jedna taková čepel z Marlik Tepe v Iránu měla odlitý jílec z 10-12 % cínového bronzu. Čepel
vyrobená z velmi nehomogenní nízkouhlíkaté oceli byla tvrdší než lité cínové bronzy a mnohem tvárnější. 1
Jílce lorestánských železných mečů jsou velmi jednoduché a je jisté, že spojování oddělené železných části s
vyrobeným jílcem bylo skutečným problémem nejstarších kovářů. 3 Stejný problém můžeme spatřit při spojování
částí, které tvoří miniaturní opěrku hlavy nalezenou v Tutanchamonově hrobce (1400 př. n. l.). 4 Zdá se, že kováři
byli schopni vyrobit pouze male kousky železa, které byly spojovány s ostatními podobnými kousky bez
adekvátního sváření za tepla nebo deformací. Zjistili jsme, že železo se začalo objevovat ve větším množství od
8. století př. n. l. v Sargonově II. paláci v Chorsabádu (720-705 př. n. l.), kde bylo nalezeno 160 tun železa a
většina ve formě dvojhrotých čtvercových hřiven (viz obrázek 30[2]). 5 Není pochyb o tom, že se jednalo o
milodary přicházející z širokého okolí a mnoho z nich z vnějšku Asyrského království. Tento tvar hřiven se stal v
následujících pěti stoletích běžným napříč celou Evropou, kdy byly používány hřivny různých typů jako předmět
obchodu (viz obrázek 30).
Expanze železářství
Budeme-li předpokládat, že znalost železářství se zrodila někde v Anatólsko-Íránské oblasti během období 15001000 př. n. l., lze vysvětlit její šíření napříč částmi Evropy, Asie a severní Afriky v následujících pěti stoletích.
Brzy po roce 1000 př. n. l. pronikala znalost na pobřeží Palestiny: Filištinstí měli železo k dispozici v 11. stol. př.
n. l.7 a spatřujeme jeho výskyt v Gerar, zatímco Galilea a Egypt stále setrvávaly v době bronzové. Není pochyb o
tom, že Féničané ho měli stejně tak dobře a šířili ho do západního středomoří a Kartága. Odsud se
pravděpodobně rozšířilo do Nigérie, kde Nocká kultura doby železné pyrometalurgicky vyráběla železo v období
400-300 př. n. l.8, 9 Proniknutí znalosti do Řecka okolo 900 př. n. l. se zdá být dosaženo skrze egyptské, řecké
nebo karyjské obchodníky, protože existují reálné doklady pyrometalurgické výroby z obchodního střediska
70
Naukratis,10 kde byly nalezeny železné strusky spadající do úrovně 7. stol. př. n. l. V Súdánu začala
pyrometalurgická výroba železa okolo 200 př. n. l. , kam mohla tato znalost přijít s nájemnými vojáky z Egypta,
nebo prostřednictvím Mezopotámie, jižní Arábie a Etiopie. 11 Střední a východní Afrika získala své znalosti o
redukci železa okolo 500 n. l. z Nigérie, prostřednictvím migrace kmenů Bantu. Tato cesta byla zakončena v
jižní Africe okolo roku 1000 n. l.
Mezitím se řecké nebo anatolské vlivy projevovaly v etruské Itálii a Španělsku. Kolem roku 800 př. n. l. byla
halštatská Evropa přeměněna a znalost výroby železa dosáhla okolo roku 500 př. n. l i Británii. Ve stejnou dobu
dosáhnul okolo 400 př. n. l. pohyb východním směrem z Iránu Indii a pravděpodobně i Čínu. Čína měla být
jednou ze zemí, kde železářská technologie probíhala odlišným směrem, tzn. směrem k litině spíše než k
svářkovému železu a z tohoto důvodu je možné, že se metalurgie železa rozvinula nezávisle na vysoce
propracované neželezné technologii dané oblasti.12 Stejný typ souhry okolností, která vytvořila identifikovatelné
kujné železo na dně redukční pece na měď, mohla za jistých podmínek vyprodukovat litinu a Číňané si mohly
uvědomit, že objevili náhradu bronzu.
30 Vybrané příklady železných hřiven použitých jako obchodní artikl v průběhu rané doby železné
1 Spitzbarren hřivna z Mt/Lassois, Francie, váha 5 200 g (podle France-Lanord5); 2 Stumpfbarren hřivna ze
Štrasburku, váha 6540 g (podle France-Lanord5); tato je podobná hřivnám nalezeným v Chorsábádu; 3 La Téne,
Švýcarsko, váha okolo 700 g; 4 vřetenovitá hřivna z Portlandu, Spojené království (podle L. V. Grinsell: „The
archaeology of Wessex“. 1958, Londýn); 5 mečovitá hřivna z Bourton on the Water, Spojené království (váha 560 g);
6 vřetenovitá hřivna (obě strany) z Neu Ulm, západní Německo, váha 5260 g (podle Radeker a Naumann 34)
Technologie
Železářská technologie se dělí do dvou částí: na pyrometalurgickou výrobu a kovářské zpracování. Zatímco ta
druhá část mohla být známa již dříve a praktikovala se na meteorické železo, nejsou pro to žádné doklady:
veškeré zpracování meteoritického železa bylo pravděpodobně prováděno kováním zastudena bez ohřevů.
Čisté železo má teplotu tání 1540°C, přičemž této teploty se nepodařilo docílit až do 19. st. n. l. Všechno dřívější
svářkové železo bylo vyráběno v pevném skupenství, chemickou redukcí železných rud pomocí dřevěného uhlí
do tuhého a téměř čistého železa, při teplotách okolo 1200°C. Vyredukované železo bylo vyjmuto ve formě
houby nebo lupy, která byla směsí tuhého železa, strusky a kousků nespáleného dřevěného uhlí. V některých
případech byla tato lupa rozbita a jednotlivé kousky železa byly odděleny kováním; ty mohly být odlišeny od
zbytku vzhledem k tomu, že byly kujné a umožňovaly vyrovnávání a kování. Následně byly svařeny do
rozměrnějšího kusu, prostřednictvím jejich vyhříváním v kovářské výhni, následovaného kováním zatepla. V
některých případech lupa obsahovala soudržnou formu železa a mohla být kována v jednom kuse. V ostatních
případech byla lupa natolik veliká a musela být rozdělena na menší části, které byly samostatně kovány.
Výsledný produkt železářského procesu může být velmi heterogenní s oblastmi obsahujícími vysokou a nízkou
koncentraci uhlíku a proměnlivý obsah prvků jako As a P. To nás vede k nejistotě, při zkoumání artefaktů v
rámci určování úrovně technologické vyspělosti v určitém čase. Pokud spatříme reliktní oblasti oceli ve
zkorodovaném železném předmětu, lze předpokládat, že celý artefakt byl záměrně vyroben z oceli? Pokud
spatříme ve struktuře oceli martenzit, lze předpokládat, že kalení nezbytné pro výrobu předmětu bylo úmyslné
nebo pouze nezáměrně provedené kovářem při jeho ochlazení?
Pokud je poměr paliva k rudě příliš velký a je použit výkonný měch, může u železa dojít k natolik velké absorpci
uhlíku, že tvoří slitinu železa a uhlíku jinak “litinu”, jejíž teplota tání je 1150°C a tvořící louži na dně pece. Tyto
vycezené hrudky litiny mohly být rozdrceny, přetaveny v kelímku v zahřáté kovářské výhni a odlity stejným
způsobem jako bronz. Zdá se, že dávní lidé Malé Asie a Evropy příležitostně nedopatřením vyráběli litinu, ale
pouze Číňané rozpoznali její výhody a vyráběli ji pravidelně. I přesto litina nesplňuje všechny požadavky
kladené na železo: tvářitelné železo bylo vyráběno spíše úpravou litiny v kovářské výhni nebo evropským
přímým způsobem s nižším poměrem paliva a rudy.
Není pochyb o tom, že dřívějším hutníkům byla heterogennost svářkového železa dobře známa a že vysoce
nauhličené oblasti mohly být odděleny od měkkého železa. Zároveň musí být zmíněno, že zvýšení poměru
paliva/rudy mohlo poskytovat mnohem tvrdší železo. Co není jasné, ale je běžné je známo je otázka, nakolik
bylo rozšířené povědomí o tom, že kalení takovýchto ocelí při správné teplotě do vody bylo způsobem dalšího
vytvrzování.
71
Pece
Hlavním problémem při rozhodování o tom, který typ pece byl použit v kterém období je fakt, že v mnoha
případech se zachoval pouze základ pece. To znamená, že se mluví o "výhňovém" typu pece, ve kterém je
odkrytý průměr shodný s její výškou. Často neznáme původní výšku, ale z experimentů je jasné, že poměr výšky
a průměru nemusel pro získání redukčních podmínek přesahovat 2:1 a také, že s náležitou manipulací je možno
redukci provádět s poměry ještě mnohem menšími než s těmito.
Výhňová pec je obecně považována za nejjednodušší typ pece. Často se nejedná o nic více, než o otvor v zemi,
nebo skále, do kterého může být vzduch z měchů zaváděn skrze krátkou, pravděpodobně válcovou výfučnu s
hliněnou svrchní nástavbou (viz obrázek 31). Nadrcená ruda a dřevěné uhlí jsou smíchány dohromady nebo
přisazovány ve vrstvách na rozžhavené dřevěné uhlí. Maximální teplota by měla být alespoň 1 150°C. Tento typ
pece nemá odpichový kanál pro strusku a struska tak stéká na dno pece, vytváří tak koláč, kopíruje tvar nístěje
pece, a nebo v některých případech tvoří malé oblé částice či “zrníčka” strusky (viz obrázek 32). Železná lupa
setrvává nad struskou a po ukončení procesu je hliněná nadstavba stržena, lupa vyjmuta a pec vyčištěna.
Tento typ pece byl nahrazen v době římské “pokročilejším” typem výhňové pece, která vypadá velmi podobně
jako redukční pec na měď z Timna (viz obrázek 16). To může být dokladem toho, že pyrometalurgická výroba
železa byla vynalezena vyspělými hutníky mědi, nebo také kompletně novou skupinou, která ještě neznala
technologie pyrometalurgické výroby mědi. Bez ohledu na vysvětlení byla raná doba železná představitelem
výhňové pece nebo šachtové pece bez možnosti odpichu strusky, kdežto dovednost odpichování strusky použité
v pokročilejších výhňových pecích nebyla v Evropě zavedena až do doby římské.
31 Vyzdívka výhňové pece z rané doby železné z Chelm´s Combe, Somerset, zachycující v horní části
výfučnu; šířka přibližně 300 mm
32 Příklad výhňové pece z West Brandon, hrabství Durham (podle G. Jobey 115)
Šachta napomáhá udržování redukčních podmínek, které jsou pro železo mnohem důležitější než pro měď.
Kovářské pece nevyžadují redukční podmínky, proto může být použit i otvor v zemi, což není nezbytné, jak
můžeme pozorovat u primitivních kováren stále používaných v rozvojových zemích. 13 Vše co je ke zpracování
železa zapotřebí, je výfučna přitlačená kamenem dostatečně dlouhým na to, aby se zabránilo spálení měchů.
Hromada uhlí je následně rozdmýchána proudem vzduchu z měchů z kůzlečí kůže. Kovář umístí kus železa v
blízkostí ústí výfučny a snadno tím dosáhne jeho dostatečné teploty (1200°C). U svářkového železa je možno
provádět operace kováním zastudena a žíháním při 700°C, kdy velká část primitivních kovářů tímto způsobem
pracuje do dnešní doby.
Neexistují téměř žádné pozůstatky pecí známých z Malé Asie nebo Persie. Pozůstatky nízké šachtové pece
měřící 0.4 m v průměru, se sílou stěn 3-4 cm a výškou 1 metr byly nalezeny v islámském kontextu na lokalitě
Arsameia nedaleko Yenikale v Turecku; obklopovalo ji velké množství strusky ve formě nístějových bloků. 14
Dále na východ v Sirzi nedaleko Malatya byly v údolí objeveny rozsáhlé ložiska strusky (viz tabulka 27). 15
Struska nebyla volně tekoucí při pracovní teplotě v peci a přesto má velmi vysoký obsah železa, který poukazuje
k použití bohatých rud (viz tabulka 28).
Železné rudy
Tabulka 28 uvádí některé analýzy železných rud, u kterých je známo, že byly použity v raných obdobích. Do
dnešní doby byly za rudy schopné výroby železa považovány oxidy a uhličitany. Ale víme, že v některých
oblastech jsou snadno dostupné sulfidické hlízy, například na jihu Anglie a že mnoho z nich zoxidovalo
přirozenou cestou za vzniku vysoce kvalitních oxidovaných hlíz nebo limonitů.16
Tabulka 27 Charakteristické pyrometalurgické strusky z rané doby železné
24-25 n. l.
Složení, %
FeO
Fe2O3
53.00 22.87
SiO2
15.95
CaO
2.75
MnO
stopy
Al2O3
1.47
MgO
0.45
P2O5
0.40
7. st. př. n. l.
55.65
8.60
5.16
7.18
1.89
4.87
1.95
Provenience
Datace
Spojené království,
Maiden Castle,
Dorset103
Turecko, Sirzi15
13.96
72
Rakousko, Noreia101
Rakousko, Noreia101
Rakousko, Noreia101
Česká republika,
Mšecké Žehrovice102
700-600 př.
n. l.
400 př. n. l.
pozdní doba
laténská
doba
laténská
48.26
24.29
14.78
2.13
1.29
3.65
0.90
0.20
55.39
55.72
12.62
10.33
24.48
20.72
1.99
3.85
2.35
2.38
2.54
1.96
1.43
1.85
0.15
0.40
51.63
20.08
18.37
1.73
0.46
0.60
-
1.83
Písky na tureckém pobřeží černého moře jsou často černé a magnetické, jako písky z Japonska a Thassos v
Řecku, obsahující znatelné množství železa.17 Japonské písky byly velmi úspěšně používány v Tatarském
procesu, ale v některých případech je doprovázely nesnáze, například ve Virginii 18 a písky musely být smíchány
s jinými rudami. Některé písky obsahují výrazné množství Mg a jiné Ti.19
Železo z předřímské Británie může obsahovat až 1 % P a 0.6 % As, který má značný vytvrzovací efekt na
předměty.20 Příležitostně jako v Bogazkale je nalézán arzenopyrit, což naznačuje, že takové rudy nebo jejich
usazeniny byly použity na výrobu železa.21 Zkušenosti s použitím arsenidů mohly být známé z pyrometalurgické
výroby mědi a je možné, že arsenové železné rudy byly použity na výrobu slitin Fe-As, které jsou známé z
několika lokalit.22 Přirozeně, že před redukcí bylo nutné do určité míry provést předpražení, za účelem snížení
obsahu As.
Tabulka 28 Analýzy hlavních typů železných rud (%)
Prvek
Hematit,
Cumberland,
Spojené
království104
Magnetit,
Japonsko105
Limonit,
Forest of
Dean,
Spojené
království104
Zvětralý
siderit,
Northants,
Spojené
království
Siderit,
Kent,
Spojené
království106
Hematit,
Sirzi,
Turecko15
Bahenní
ruda,
Jutsko107
42.08
6.85
6.48
3.87
2.32
2.64
1.76
0.65
32.70
0.11
(FeS2)
68.35
5.93
0.11
-
1.30
59.70
17.90
1.60
14.00
1.00
0.20
2.94
0.20
0.37
104
FeO
Fe2O3
SiO2
CaO
MnO
Al2O3
MgO
P2O5
H 2O
CO2
SO3
alkálie
84.47
6.95
0.25
0.22
0.41
0.03
8.48
-
22.89
64.75
9.14
1.18
0.96
0.34
0.69
0.02
0.07
90.05
1.07
0.06
0.08
0.20
0.09
9.22
-
64.62
13.52
0.90
3.91
0.25
2.15
14.60
-
Vyskytují se také zdroje rud s nízkým obsahem niklu. V kapitole 1 jsme rozhodli, že obsah Ni v meteoritech
přesahuje 5 % a že hodnoty niklu pod tuto hranici pravděpodobně pocházejí z Fe-Ni rud. Řecko je v současnosti
výrobcem slitin Fe-Ni z vlastních domovských rud a z toho důvodu není překvapivé, že mezi řeckými artefakty
jich velké množství tvoří Fe-Ni slitiny. Například Varoufakis23 analyzoval velké množství kruhů z doby
Mykénské a obrázek 24 zachycuje primitivní pyrometalurgické experimenty s řeckými rudami a zkoumanými
předměty z Fe-Ni slitin. Nikl má tendenci se segregovat, z toho důvodu obtížně difunduje do železa a z toho
důvodu se v artefaktech objevují oblasti s vysokým a nízkým obsahem Ni, které znesnadňují kování.24
Helénistické naleziště v Petres v Makedonii poskytlo strusky a zmetkovitou lupu, která poukazuje na redukci
niklové rudy v minulosti, ale pravděpodobně ne příliš úspěšně.
Složení a struktura železných artefaktů
Na rozdíl od bronzu není složení železa jednoznačným vodítkem k typu použitých rud nebo jejich provenienci.
Železo je relativně základní kov, který si bere z rudy některé ušlechtilé prvky jako je nikl nebo měď, ale zanechá
ve strusce prvky jako je mangan, chrom a zinek. Nedávné výzkumy prokázaly určitou hodnotu při určování
množství niklu a mědi v předmětech z jedné oblasti,25 ale není to výrazná hodnota, použitelná jako obecná
73
pomůcka k určení provenience předmětů, protože se velmi běžně vyskytují rozdílné typy železných rud. V
Británii má nebo mělo téměř každé hrabství svůj vlastní zdroj železné rudy a některé zdroje měly navíc více než
jeden typ rud. Prvky, které se určitou mírou podílejí na určování provenience uvnitř malého regionu nebo na
způsobu výroby železných nástrojů jsou: C, P, S, Ni a Cu. Obsah uhlíku závisí na použité technologii, ale fosfor
obvykle pochází z rudy. Síra pochází zejména z rudy, protože kamenné uhlí nebylo pro pyrometalurgickou
výrobu použito až do nedávné doby a obsah síry ve dřevěném uhlí je velmi nízký. Nikl a měď také většinou
pocházejí z rudy, ale jsou zde příklady, kdy kousky meteoritického železa obsahující 7-10 % Ni byly začleněny
do rané doby železné a dalších mladších předmětů.26, 27, 28 V případech kdy nikl pochází z rudy se zdá, že se
nevyskytuje v množství převyšující 4 %. Rozpustnost mědi v železe je velmi omezená (okolo 4 % za normálních
podmínek), ale je zde možnost absorpce dalších kovů z použitých tavidel. Použití tavidel pro zvýšení tekutosti
strusky nebylo v tomto období běžné, ale taviva ve formě vápence nebo manganových rud byly čas od času
použity a takovéto taviva mohou obsahovat malé množství dalších kovů.
Vzhledem k těmto problémům se většina analýz artefaktů soustředila na struktury a způsoby výroby předmětů,
spíše než na jeho složení. Nízká korozní odolnost železa znamená, že pouze velmi málo nejstarších předmětů je
zachováno v dostatečně dobrém stavu tak, aby poskytlo nějaké informace. Ve skutečnosti je často velmi obtížné
rozhodnout, jestli byl historický artefakt původně kovový nebo pouze kouskem rudy nebo minerálu.
Průzkum některých raných železných nálezů z Malé Asie, tj. z Tróje III (přibližně 2300 př. n. l.) zachytil dva
předměty obsahující 2.44 a 3.91 % Ni, respektive které jsou výrazně nad hodnotou niklu nejspíše získávaného z
železných rud obsahujících nikl. Tyto artefakty jsou pravděpodobně složeny z kovaného materiálu, ve kterém
bylo meteoritické železo smíšené s redukovaným železem. Lokalita v Tell Chagar Bazaar datovaná přibližně do
tohoto období poskytla fragment korozních produktů.29 Z Geoy Tepe D (2000-2300 př. n. l.) máme nicméně lupu
bílé litiny, o které je velmi obtížné uvažovat, že se jedná o import 29 vzhledem k tomu, že bílá litina je příliš
křehká pro běžné kovářské použití a obvykle byla vyráběna pouze za účelem přeměny do kujného železa.
Přestože byla lupa velmi zkorodovaná, není zde pochyb o jejím složení, které obsahuje 3.51 % C, 0.45 % P a
0.16 % S. Pravděpodobně se jedná o důsledek omylu dávných hutníků, kteří zvolili příliš velký poměr paliva a
rudy. V období kolem 1200 př. n. l. se v Geoy Tepe vyrobil jednoznačný železný jílec meče a další železné
předměty nezpochybnitelné pravosti. Železný jílec meče pro bronzovou čepel byl také nalezen v Yorgan Tepe
(1600-1200 př. n. l.)30 a je jisté, že tyto předměty spadají do období, kdy bylo železo pro jeho vzácnou hodnotu
používáno více jako drahý kov na ozdoby, než jako kov s výjimečnými mechanickými vlastnostmi.
Tabulka 29 Analýzy železných předmětů z oblasti blízkého východu
Prvek
C
Mn
Ni
Cu
Cr
Si
P
S
tvrdost, HV
Obsah, %
Lorestánský meč35
0.067
<0.01
0.23
0.04
0.002
Hrot kopí
Dave Hüyük
(6. století)39
0-0.6
0.21
153-108
Lorestánský meč
(7. století)37, 38
Filištýnský meč
(1100 př. n. l.)4
0.3
<0.17
0.024
0.04
<0.015
okuje; P2O5 = 0.8
(Sn = 0.015)
0-0.8
0.01
0.10
0.01
0.01
0.01
(As = 0.052)
tvářeno zastudena
Přibližně od roku 1200 př. n. l. byly vyráběny železné čepele s podobou přelitých bronzových jílců. 30, 31 Materiál
čepele byl velmi často z oceli, spíše než ze železa (viz tabulka 29). To pravděpodobně nemá žádný zvláštní
význam a vyplývá to z heterogenní povahy lupy, která je směsí vyredukovaného železa s kolísajícím obsahem
uhlíku, strusky a dřevěného uhlí.
Bohužel nemáme k dispozici žádnou surovinu starší než hřivny z 8. st. př. n. l ze Sargonova paláce v
Chorsábádu, u kterých bylo zjištěno, že jsou z kvalitního měkkého železa bez niklu a manganu. 32 Tyto hřivny
měří 30-50 cm na délku, jsou 6-14 cm silné, váží od 4 do 20 kg a jsou podobné vřetenovitým hřivnám z
74
halštatské a laténské doby železné v Evropě (500-1 př. n. l.). Jak se dalo očekávat, u evropských hřiven byla
zjištěna výrazná heterogenita. Obsah uhlíku v nich kolísal od 0 do 0.85 %. Některé obsahují dřevouhelný prášek
v jemných trhlinách a je zřejmé, že pro jejich formování nebyly zahřívány déle, než bylo nutné. 33, 34 Obsahují
velké množství strusky a v některých případech nezredukované částice rudy, které byly zachyceny ve strusce
(viz tabulka 30).
Není pochyb o tom, že tyto hřivny reprezentují vyredukovaný kov s minimálním kovářským zpracováním.
Velikost hřiven téměř jistě poukazuje na rozsah velikosti vyrobené železné lupy a největší z nich z Chorsábádu
(20 kg) naznačuje, že na konci 8. stol. př. n. l. musely být v provozu nějaké velmi rozměrné pece. Těžko se dá
věřit tomu, že se jednalo o výhňové pece a s velkou pravděpodobností byly některé železné lupy produktem z
pecí s umělým přívodem vzduchu, podobných velikostí nedávným africkým pecím (Obrázek 33).13 Evropské
hřivny neposkytly žádné důkazy o tom, že by byly vytvořeny svařením z několika malých lup.
Tabulka 30 Složení železných lup a dalších polotovarů
Předmět
Provenience
zahrocená hřivna
-
lupa
směnná hřivna
21 hřiven
(průměr)
směnná hřivna
Siegerland
Norikum
Rhein-Pfalz
lupa
litinová lupa
litinová lupa
Spojené
království
Wookey
Hole,
Somerset
Hengistbury
, Hants
Siegen
Složení, %
C
Si
Mn
P
S
0.44
-
0.1
0.04
0.012
Refer
ence
101
0.23
0.12
-
0.24
stopy
0.02
0.04
0.30
0.017
0.37
stopy
0.004
0.025
101
101
101
stopy
0.09
0
0.69
-
0.08
0.020.8
0.06
0.02
0.2
0
0.05
0.35
0.35
0.014
0.11
stopy
0.954
0.014
1. st. př.
n. l.
0.74
0.61
0
0.15
-
108
1. st. n.
l.
2.78*
3.49*
0.38
stopy
0.18
0.035
109
0.05
0
0.29
0
0.21
Cu
57
Datace
laténské
období
laténské
období
Další
0.23
Ni
0.05
Ni
stopy
Ni
108
108
108
108
* většinou chemicky vázaný, tj. ve formě Fe 3C
Struktura nástrojů a zbraní
Zatímco chemické složení nejstaršího železa má relativně malý význam ve srovnání s artefakty ze slitin mědi,
proti tomu vnitřní struktura železa poskytuje určitou představu o jeho způsobu výroby a tepelného zpracování.
Na rozdíl od bronzu mohou být slitiny železa a uhlíku vytvrzeny pomocí rychle provedeného ochlazení
dočervena rozžhaveného kovu při ponoření do studené vody nebo solného roztoku – proces jinak známý jako
kalení. V průběhu počátečních fázích rané doby železné nicméně nemáme žádné doklady pro záměrné použití
tohoto vytvrzovacího procesu a musíme předpokládat, že v této době nebyla tato technologie známá, nebo
považovaná za užitečnou. Kalení vysokouhlíkatých ocelí má za následek zkřehnutí struktury a je obvykle
následováno nízkoteplotním zpracováním, známým jako popouštění, které částečně obnovuje ztracenou
houževnatost. Velmi podobných vlastností jako u kalených a žíhaných ocelí může být docíleno tvářením
zastudena a žíháním při mnohem nižších teplotách. Může se tak zdát, že velké množství nejstaršího železa a
oceli bylo střídavě kováno zastudena a žíháno při 600-700°C, stejně jako je zpracováváno velké množství
afrického materiálu i v dnešní době.
Zakončení jílce meče z 11. stol. př. n. l. z Marlik bylo zpracováno pomocí posledně uvedeného typu. 1 Průměrný
obsah uhlíku byl 0.1-0.2 % a z toho důvodu nebyla tvrdost o moc vyšší, než u bronzů. Diskovitá hruška meče z
9.–7. stol. př. n. l. obsahovala 0.5 % C a byla velmi prudce ochlazena po kování při 900°C. 36 Čepel lorestánského
75
meče z Toronta byla také 0.2% uhlíková ocel se strukturou vykazující pravděpodobně velmi prudké ochlazení z
teploty 900-600°C a držení po určitý čas při 700°C.36 Tato hruška byla očividně na závěr kována, zatímco
chladla na okolní teplotu, protože struktura vykazuje deformační stopy, kterých je docíleno pouze kováním za
nízké teploty při velmi těžkých úderech.
33 Šachtová pec z Togoland; africká doba železná (podle Hupfeld 63)
Jílce lorestánských mečů z 11. stol. př. n. l. v Britském muzeu dokazují, že znalost sváření byla velmi omezená.
Kovář měl v tomto případě nýtovat různé části jílce na trn čepele. 36 Čepel a trn jednoho z mečů byla z
vysokouhlíkaté oceli a struktura vykazovala, že materiál byl kován nebo zahříván v rozsahu 700-800°C. Obsah
uhlíku v čepeli byl velmi proměnlivý a řezné ostří bylo silně oduhličeno důsledkem zahříváním v oxidačním
prostředí. Toto zjištění dokazuje znatelný nedostatek technologických znalostí.
Lorestánský meč ze 7. stol. př. n. l. sestával z mnoha kusů s průměrným obsahem uhlíku 0.3 %, ale byl ochlazen
na vzduchu z 1000°C a kován mezi 850-700°C.37, 38 Hrot kopí s tulejí byl složen z 50 vrstev povrchově
nauhličeného materiálu, vytvořeného opakujícím se kováním a skládáním, podobně jako listové těsto. Toho
muselo být docíleno při relativně nízké teplotě (700-800°C), jinak mohlo dojít k rozptýlení uhlíku. Maximální
obsah uhlíku byl 0.6 %, průměr okolo 0.1 % a hrot obsahoval 0.32 % Ni. Tvrdost v rozmezí 108-153 HV
nedosahovala větších hodnot než bronz. Filištínská čepel s kolísavým obsahem uhlíku od 0 do 0.8 % byla kována
při velmi nízkých teplotách (méně než 800°C) a poté žíhána při 800-900°C (viz tabulka 29).6
Všechny tyto nástroje vykazují struktury očekávané u nejprimitivnějších kovářských dílen v provozu i v dnešní
době a také vykazují absenci některých struktur, které mohly být výsledkem kalení a popouštění. Vytvrzování
kalením je pravděpodobně prokázáno na ostřích železných nástrojů a dalších artefaktů, ale může k tomu
docházet jen ve velmi omezeném rozsahu, protože železo bude jedním z prvních materiálů podléhajících
koroznímu poškození. Nicméně závěr, že kalení nebylo příliš používáno, je podpořeno materiálem z halštatské a
laténské Evropy, protože část z něho je vzhledem k mladší dataci ve výrazně lepším stavu a zároveň také
mnohem mladšími doklady z Afriky.
Největší pozornosti se dostává Egyptu a z toho důvodu spatřujeme první doklady pro vytvrzování kalením právě
zde, s ohledem na údajnou zaostalost této oblasti.40 Hlavice sekery s očkem datovaná okolo 900 př. n. l. nebyla
nikdy použita a z toho důvodu byla pokryta tenkou vrstvou magnetitu z posledního kovářského ohřevu.
Koncentrace uhlíku kolísala na břitu ostří od 0 % do 0.9 %. Celá sekera byla zakalena z teploty 800-900°C,
poskytující tak tvrdou martenzitickou strukturu řezného ostří. Toto ostří bylo popuštěno přeneseným teplem se
silnějších částí sekery, které nebyly ochlazeny na okolní teplotu před vyjmutím z kalícího roztoku. Výsledná
tvrdost z toho důvodu kolísala od 70 HB mimo ostří až k 444 HB na samotném ostří. Výsledkem byla bezchybně
tepelně vytvrzená kvalitní sekera, kterou můžeme očekávat i v dnešní době. Druhá sekera ze stejného období
byla již v minulosti použita a tudíž byla i mnohem více zkorodovaná. Pozůstatky ostří prokázaly, že ostří bylo
také vytvrzeno kalením, přestože tvrdost nebyla tak výrazně závislá na nízkém obsahu uhlíku ve zbylých
kovových částech. Z toho důvodu je jasné, že zatímco někteří kováři ovládali umění vytvrzování kalením,
nebylo to tak široce praktikováno ani na blízkém východě nebo v Evropě v předřímské době železné.
Šíření železářských technologií
ŘECKO
Vzestup doby železné v Řecku se objevuje směrem ke konci 11. stol. př. n. l. 41 Bezpochyby se znalost rozšířila z
Anatólie, přesto někteří lidé věří, že byla tato technologie přivedena ze severu. Zatímco máme mnoho nálezů
zbraní zejména z bohatších pohřebišť, nejstarší materiál je ve velmi špatném stavu. Bezpochyby byla také velká
část materiálu vyrobena v samotném Řecku z místních rud; celá škála železných prutů nebo “spits” bylo jistě
použito jako surový materiál a měna, právě jako “směnné hřivny” v jiných zemích. Byly zde také nalezeny
vřetenovité hřivny chorsábádského typu.
Velká část našich dokladů je datována do klasického nebo helénistického období (po roce 500 př. n. l.). Z váz
klasického období máme kvalitní vyobrazení, které téměř jistě zachycuje železářskou pec v kovárně (viz obrázek
34).42 Jedná se o šachtovou pec, dmýchanou pomocí měchů a úzce se podobající maďarské peci z Gyalar (viz
obrázek 35).43 Před pecí kovář na kovadlině zpracovává železnou lupu nebo kus železa.
76
Objekt ve tvaru kotlíku v horní části pece vyvolává sporné otázky. Objekt může uvnitř obsahovat vodu, která je
udržována studená a může tak sloužit jako víko nebo těsnění k omezení tahu pece, zatímco ji kováři využívají
pro kování. Případně se může jednat o množství kamenů v horní části šachty, dříve se zužující do pravého úhlu v
horizontálním kouřovém kanálu, jak ukazuje maďarská pec z Gyalur (viz obrázek 35).
Mezi zkoumaným materiálem jsou železné kramle z Parthenonu. 44 Ty byly kotveny v olovu a jsou nalézány
napříč celým blízkým východem, datované do 5. stol. př. n. l. 41, 45 V mnoha případech jsou vyrobeny z
charakteristického nehomogenního železa vykováním jednotlivých železných hřiven, následně ohnutých a
svařených do požadovaného tvaru. V tomto období bylo železo použito na výrobu důlních nástrojů, používaných
lavrijskými horníky a na celé plátové zbroje a zbraně. Objevuje se zde velké množství literárních odkazů na
vytvrzování řeckého železa kalením, ale dosud bylo zkoumáno nedostatečné množství materiálů, prokazující
jeho efektivnost.
PALESTINA A EGYPT
Zdá se, že difúzní trasa do Egypta probíhala podél pobřeží Palestiny a doklady pro to poskytují dílny v Tel Zeror
(Hedera)46 a Gerar nedaleko Gaza,47 a filištínské meče z hrobů ze 12. stol. př. n. l. 6 Obecně je známo, že filištíni
dospěli do doby železné před izraelity, což může být díky kontaktům se severem nebo dokonce současnou
migrací po rozpadu království Hittite. V Gerar bylo nalezeno velké množství kovářských pecí datovaných mezi
12. stol. př. n. l. a 870 př. n. l. společně s železnými noži, které byly datovány do období 1350 př. n. l.
Řečtí a karyjští obchodníci založili v deltě Nilu “obchodní střediska”. V jednom z nich, v Neukratis 10 bylo
objeveno naleziště s železnými pyrometalurgickými struskami, železnou rudou a vřetenovitou směnnou hřivnou.
V pyramidách nebylo železo příliš zastoupeno.20 Dynastie a nejstarší železné nálezy jsou datované okolo 580 př.
n. l. Nedaleko Tanis v deltě Nilu47, 48 byla nalezena železářská struska spolu s železnými artefakty a pozůstatky
po zpracování neželezných kovů: rudy mohly pocházet z oblasti sinajského poloostrova. Ve středním Egyptě
bylo objeveno pouze velmi málo industriálního materiálu a to vede k domněnce, že Egypťané v době železné
poněkud zaostávali. Je neobvyklé, že ve skutečnosti zaostávali ve znalostech železářství, ale po uvážení
nepokojů probíhajících v tomto období je možné, že výroba kovu byla ponechána na cizincích.Toto tvrzení může
být ustáleno až po dalších výzkumech ve středním Egyptě.
Ve Thébách objevil Petrie soubor 23 nástrojů datovaných do období asyrské invaze (667 př. n. l.) Tento soubor
zahrnoval pilky, dláta, rašpli, špulíře, pilník, žlábkové dláta a srp dohromady s bronzovou helmou syrského typu.
Tři z nástrojů byly z kujného železa a dva z těch zbylých byly s částečně nauhličenými řeznými ostří a následně
kaleny. Dva nástroje byly homogenizované a kalené 0.2% uhlíkové oceli s udanou maximální tvrdostí 487 HV. 49
34 Šachtová pec z Řecka vyobrazená na váze (6. stol. př. n. l.) zobrazuje kováře kovajícího lupu před pecí
a s měchem v pozadí (podle Blumner42)
35 Maďarská šachtová pec neurčité datace; za povšimnutí stojí kámen, uzavírající šachtu, který stejně tak
může být zobrazen na kychtě řecké pece na obrázku 34 (královský copyright, Science Museum, Londýn)
PRONIKÁNÍ PODÉL STŘEDOMOŘÍ
Jedna z nejstarších civilizací doby železné ve středomoří je ta etruská, na jejíž zbraních a nástrojích z oblasti
Itálie bylo provedeno velké množství analýz. Urartská podobnost může být patrná na bronzech v etruských
hrobec,50 ale kontakt s Anatólií mohl být praktikován samozřejmě nepřímo. V každém případě se okolo roku
1000 př. n. l. v severozápadní Itálii vyskytovala nová skupina lidí se znalostí železa: poté co zde bylo více
kontaktů s dalšími středozemními národy se okolo 750 př. n. l. objevila etruská civilizace, podpořená
toskánskými rudnými oblastmi.51 Bylo zkoumáno velké množství z jejich zbraní a bylo zjištěno, že se jedná o
specifické nehomogenní oceli, které nevykazují žádné stopy po vytvrzovaní kalením.26, 27 U jednoho hrotu kopí
bylo zjištěno, že obsahuje lamely 70% Fe a 30% Ni, který byly téměř jistě meteoritického původu a spojené
nevědomě kovářem do jeho souboru želez z různých zdrojů. 27
Féničtí obchodníci si v 9. – 8. stol. př. n. l. založili vlastní město Kartágo, u kterého je téměř jisté, že stálo za
šířením myšlenek přes trans saharskou cestu a které bylo zodpovědné za zavedením železa do západní Afriky a
částečně do kultury Nok v Nigérii. K tomu došlo okolo roku 400 př. n. l., výrazně dříve, než bylo železo známo
kdekoliv v subsaharské Africe. Někteří mají tendence uvažovat o tom, že nigerský cín putoval severním směrem
podél této cesty, zatímco část fénického cínového obchodu byla zásobena z Nigérie. Časné španělské meče 52
77
vykazují stejné struktury jako meče z oblastí rané doby železné a španělský přínos v tomto období je zejména v
neželezném aspektu, který bude pojednáván níže.
Výzkumy předřímských (punských) úrovní v Kartágu prokázaly výrazné doklady kovářského zpracování, ale ne
pyrometalurgické výroby železa.53 Může se zdát, že výroba probíhala v zázemí více zalesněných oblastí, jako je
Sbeitla. Typ použitých výfučen odpovídá dvěma trubicím sdružených dohromady na ohnišťové straně a
vstupující do ohniště pod úhlem 30°. Tento typ výfučny je také znám z fénických oblastí ve Španělsku.
ŠÍŘENÍ ŽELEZA NAPŘÍČ EVROPOU
Nejvíce informací o rané době železné pochází z Evropy. Dvě významné lokality tohoto typu jsou Halštat v
Rakousku a La Téne ve Švýcarsku. První jmenovaná lokalita je nejstarším nalezištěm a je představitelem vlivů
na dobu železnou ve střední Evropě z Malé Asie, pravděpodobně přes Dunaj. Pohřebiště v Halštatu jsou
datované od 8. stol. př. n. l. a typy objevených zbraní vykazují blízkou příbuznost s dřívějšími typy doby
bronzové. Tato tendence je typická a pravděpodobně i přirozená, ale přenesení bronzové lité sekery s tulejí do
kované železné kopie ukazuje, jak tradice zvítězily nad rozumem. V dnešní době máme podobné příklady, kdy
byly převáděny kovové vzory do polyetylenu bez adekvátní změny v návrhu.
Rakousko poskytlo mnoho příkladů nejstarších pecí. Tyto pece mohou být rozlišeny do tří typů; (a) výhňová pec,
kterou můžeme spatřit v Huttenbergu společně s pražícím ohništěm (obrázek 36); (b) šachtová pec, která může
stejně jako ta z Togoland mít nucený přívod vzduchu (viz obrázek 33); a (c) kopulovitá pec. Pouze ten poslední
typ pece je nový a zatím příznačný jen pro Evropu a Britské ostrovy (viz obrázek 37).
36 Výhňové pece ze starší doby železné z Huttenbergu, Rakousko, rozměry v mm (podle Coghlan114)
37 Kupolovitá pec z Engsbachtal, Německo (podle Coghlan114)
Šachtové pece z Lölling a Feisterwiese v rakouském Erzbergu byly použity jako předlohy pro pyrometalurgické
experiment s nuceným přívodem vzduchu.54 Pec z Lölling ale měla vícenásobný počet výfučen a zdá se, že
fungovala na přirozený tah vzduchu.55 V tomto typu pece objeveném v Siegerland v Německu 56 byly
uskutečněny experimenty. Třetí typ pece je kopulovitá pec z Engsbachtal, také v Siegerland. 57, 58 Jedná se o
neobvyklý typ pece, ale jedna podobná pec byla objevena i v Levisham v severním Yorkshire. Je datována také
do předřímské doby železné.59 Je téměř jisté, že šachtové pece na přirozený tah neumožňovaly odpich strusky,
ale vytěžená lupa byla tvořena kousky železářské strusky a zbylým dřevěným uhlím, které bylo odděleno
kováním. Do výhňové a kopulovité pece mohl být vháněn vzduch nuceným tahem, ale nejstarší z nich byly také
bez odpichu strusky. Schopnost odpichovat strusku rozlišovala mezi staršími evropskými pecemi z doby železné
a pozdějšími proto-římskými pecemi.
Nedávné nálezy ve Walesu objevily železářské pece, datované do předřímské doby železné. 60 Uvnitř valů
pevnosti Bryn y Castell se nacházejí pozůstatky šnekovité kovárny. Na vnější straně valů se vyskytovalo
množství bezodpichových nízkých železářských pecí a rekonstrukce této pece byla použita při mnoha
pyrometalurgických experimentech s bahenními rudami. 61 Místní ruda vytvářela železo, obsahující překvapivě až
1 % As.
AFRIKA
Železářský průmysl pronikal do subsaharské Afriky cestou ze severní Afriky do Nigérie a skrze Egypt do
Súdánu. Období rané doby železné vytrvalo v Africe až do dnešních dnů, ale rychle doznívá. Naštěstí v několika
posledních letech získali antropologové velké množství informací o železářství, které byly použity pro
interpretaci archeologických dokladů ze severnějších oblastí.
Pece použité kulturou Nok v Nigérii (400-200 př. n. l.) byly šachtové pece dosti velkého průměru, většího než 30
cm (viz obrázek 38). Bylo do nich dmýcháno skrze krátké výfučny pomocí nuceného přívodu vzduchu a nezdá
se pravděpodobné, že by produkovaly odpichovou strusku. 11 Množství vyřazených spodních kamenů ručních
mlýnků bylo znovu použito na drcení směsi kovu a strusky. Pece měly tenké hliněné stěny postavené nad
struskovou jámou, vyhloubenou do přírodní měkké skály a v tomto smyslu se značně podobají šachtovým pecím
z Jutského poloostrova a severního Německa, používané v prvních několika stoletích n. l. 59, 62
Kousky železa vytěžené hrubým mletím strusek mohly být sjednoceny jejich sbíráním dohromady a zpracovány
do hroudy, která byla pokryta lehce ostřenou hlínou, chránící železo od oxidační atmosféry kovářské výhně.
78
Hrouda byla zahřívána na svářecí teplotu železa (1200°C) a kována, dokud se nerozbil křehký hliněný kryt a
svařovaný kov nebylo možné kovat do plechu. Tato technologie byla objevena nedaleko Jos v Nigérii, za účelem
výroby železného plechu s 0.1 % C a tvrdostí 137-167 HV,5 dostatečně dobrého na čepel motyky. 63, 13
Pece používané v nedávné době v Africe spadají do velkého počtu typů, od malých výhňových pecí z Kordofan
v Súdánu a střední Sahaře k 3.35 metrovým pecím na návětrný tah z Togoland. 63 Některé pece s návětrným
tahem měly více než 100 výfučen. Jeden typ pece dmýchané pomocí měchů používaly kmeny v horách Mandara
a v Nigerské plošině, využívající jednu dlouhou výfučnu, která zasahovala dolů do středu šachty jako chobot,
ukončený právě nad ohništěm.64, 65 Lze předpokládat, že v oblasti s tradicí rané doby železné trvající 2500 let se
vyvinulo více typů pecí, než v oblastech s mnohem kratší tradicí.
38 Nízká šachtová pec z okolí Jos, Nigérie; africká raná doba železná – 300 př. n. l.
Kovový materiál kultury Nok vykazuje pozoruhodný stupeň čistoty, je zbavený struskových vměstků, jak se
očekává od surové lupy, která byla v chladném stavu pečlivě rozdrcena, za účelem extrahování železa, místo celé
hmoty, která měla být kována při vysoké teplotě, jak bylo obecným případem ve středověké Evropě. Kovářská
technologie byla charakteristická pro ranou dobu železnou, s velkým množstvím artefaktů, vykazujících
dlouhotrvající cykly ohřevů v teplotním rozsahu 600-750°C. V žádném případě nebylo použito vytvrzování
kalením. Ještě v dnešní době nebude tradiční africký kovář kalením vytvrzovat ostří sekery s tulejí, kterou má
zhotovenou z kousku 0.6% uhlíkové kolejnicové oceli evropského původu. Poptávka po tvrdší oceli byla
uspokojena jednoduchým zvýšením obsahu uhlíku: lupy vyráběné v Oyo, Nigérii okolo roku 1910 obsahovaly
1.67 % C.66
Uvádí se, že litina byla ve východní Africe vyráběna v kelímcích.67 Ještě i v 70. letech 20. stol. vyráběli Bari
železáři z Bilinyan v jižním Súdánu litinu redukcí kvalitních železných rud v uzavřených kelímcích. Je možné,
že znalost této technologie pochází z izolovaných a pozdních kontaktů s Indií nebo ještě Čínou.
INDIE
Až do nedávné doby byly části Indie také před-industriálním státem a je odůvodněné uvažovat, že technologie v
těchto oblastech byly od počátku doby železné nepatrně pozměněny. Jeví se pravděpodobné, že znalost železa
měla do údolí Indu a Gangy přijít od severu, což je obvykle přisuzováno aryanských osadníkům. Naleziště na
severu Indie datované okolo 800 př. n. l. a později poskytly malé množství železných předmětů, dokazující
úzkou příbuznost s předměty pozdějších období v Sialk v Iránu. Další lokality poskytovaly železářské strusky68 a
v Ujjain byly objeveny pozůstatky pece, které náležely do období ne staršího než 500 př. n. l. 69
Jsou zde hojné doklady, které poukazují na fakt, že v době 400 n. l. měla tato oblast podobnou technologickou
úroveň jako oblasti Malé Asie a Evropy. Slavné sloupy z Delhi a Dhar datované okolo 300 n. l., stejně jako
sloupy z chrámu v Konarak jsou se strukturou podobné nosníkům z lázeňských domů v době římské. V Besnagar
se objevují klíny, které spadají svou datací okolo roku 125 př. n. l. a které jsou pravděpodobně řeckého
původu.70, 71
Indické železářské pece jsou z velké části šachtové pece s vnitřní výškou dosahující až ke 3 metrům, všechny
jsou s nuceným tahem a mnoho z nich i s odpichem strusky. Jediné pece v této oblasti na návětrný systém byly
nalezeny v Barmě, které měly 20 výfučen a byly 20 metrů vysoké. V centrálních provincií v Tendukera byly
rozvinuté výhňové pece katalánského typu, které byly v provozu i okolo roku 1850. 13 Jednou ze zajímavostí
indického vývoje je tavení ocelí v kelímcích. Svářkové železo nebo nehomogenní oceli byly vloženy spolu s
dřevěným uhlím do kelímků, které byly uzavřeny a zahřívány po dobu čtyř hodin ve výhni s nuceným přívodem
vzduchu. Jedná se o zdokonalení africké technologie zahřívání kousků železa v hliněném krytu a jejich
následným kováním. Indickým produktem byla obvykle homogenní uhlíková ocel s 1-1.6 % C, známá jako
“wootz”, která byla vyvážená na západ. Možná je to synonymem pro damascénskou ocel, protože se jedná
pravděpodobně o město, skrze které v období středověku pronikala tato technologie na západ.
ČÍNA
Vypadá to, že Čína vstoupila do doby železné kolem roku 600 př. n. l. a z toho důvodu mohly pocházet její
znalosti z Malé Asie. Ale skutečnost, že čínská doba železná začala s litinou naznačuje, že mohla mít nezávislý
původ nebo také, že Číňané rychle ocenili hodnotu jejich prvního náhodného kusu litiny a využili ho ke
správnému účelu. Jako všude jinde, i zde přicházela doba železná velmi pomalu a jako jedno z prvních použití
79
železa bylo pro 87 litinových forem na motyky, srpy a dláta (475-221 př. n. l.); zatímco některé z nástrojů byly
nepochybně odlity v bronzu. V souladu s literárními zdroji byly železné kotle odlévány v roce 512 př. n. l. a v 5.
stol. př. n. l. spatřujeme počátky železných zbraní. Tyto zbraně nebyly vyrobeny z litiny, ale zhotoveny ze
svářkového železa a musíme proto uvažovat spíše o tom, jestli Číňané věděli, jak převést litinu na kujné železo,
nebo jestli používali v případě potřeby přímý proces.72, 73
První zaznamenané zapálení vysoké pece bylo v roce 91 př. n. l. a to bylo následováno mnoha dalšími. 73
Vzhledem k tomu existuje malá pochybnost, jestli byla litina vyráběna v rozsahu bronzu, který byl použit pro
ling-kotle, vážící více než 1400 kg již tak brzy, jako v dynastii Šang (přibližně 1000 př. n. l.). 74 Nemáme žádné
archeologické doklady pro vysokopecní výrobu před obdobím Han (200 př. n. l.), kdy pece dosahovaly 1.4 m v
průměru u kychty a byly vyrobeny z žáruvzdorných cihel. Byly v nich použity silnostěnné hliněné výfučny o
délce 1.4 m a vnějším průměru 28 cm v místě vyústění do pece a umístěné v pozici 60 cm od ostatních. Vsázku
tvořilo dřevěné uhlí a železitý písek, které se zdá být tvořen směsí půdního hematitu a magnetitového písku.
Dosud nemáme žádný archeologický doklad pro železářskou technologii v Číně, ale z období Han pochází
tradice kelímkové výroby oceli, stejně jako v Indii.74
Poptávka po kujnějším kovu, kterým je svářkové železo nebo ocel rozhodně existovala a objevují se zde odkazy
na “stovky rafinačních zařízení", které mají znamenat určité množství vrstev v kovárnách. V průběhu mnohem
mladšího období (1940-1950) byla litina zkujňována na kujné železo v výhni tvořené otvorem v zemi, která byla
zaplněna chladnou nebo roztavenou litinou a profukována intenzivním proudem vzduchu. Mohlo by se zdát, že
se jedná o tradiční čínskou technologii, která by mohla být datována až do období Han. 75
Při většině železářských nebo ocelářských procesů byly dmýcháno vzduchem z pístových dmýchacích strojů,
které byly často poháněny vodní silou. Tyto zařízení byly mnohem efektivnější než celokožené, hrncovité nebo
harmonikové měchy ze zbylého železářského světa a může se zdát, že úspěch čínských metalurgů závisel na
jejich mechanické převaze.
Na struktuře nejstarších čínských urtefaktů12 z Válečných států a období Han (475 př. n. l. – 24 n. l.) spatřujeme
formy vyrobené z bílé litiny, zatímco hřeb do rakve ze stejného období je tvořen svářkovým železem. Dva
odlitky z bílé litiny z období Han obsahovaly 4.19 a 3.32 % C a obsahovaly malé množství fosforu, síry a
křemíku: kdy se jedná o železo vyrobené z rud s nízkým obsahem fosforu, dřeveného uhlí a za použití studeného
proudu vzduchu.76 Ještě mnohem překvapivější byl objev rýče či lopaty z blackheart kujného železa, které bylo
nepochybně vyrobeno zahříváním bílé litiny ve výhni při 900-1000°C. Ocelový meč z období Han (206 př. n. l. –
24 n. l.) měl martenzitickou strukturu a můžeme proto bezpečně uvažovat, že před rokem 24 n. l. byla
nepochybně ovládnuta výroba kujného železa, oceli a vytvrzování ocelí kalením.
Neželezné kovy v rané době železné
Základní rozdíly mezi tímto a staršími obdobími je v zavedení zinku do slitin mědi a komplexní legování,
spatřované u zlatnických výrobků. Zinek je prvek, který se obvykle nevyskytuje v měděných artefaktech doby
bronzové, ale jeho pouhá přítomnost nemůže být použita jako doklad padělku. Zinek se vyskytuje jako příměs v
mnoha měděných minerálech, jako v některých z Kypru a Irska. Zatímco nestálost zinku je obecně známá, není o
nic horší než u arsenu, ale pokud byly použity rudy obsahující zinek, můžeme očekávat určitého množství zinku
obsaženého v kovové formě. Bronzy datované do období 2800 př. n. l. a 1400 př. n. l. z Palestiny a Kypru
obsahovaly okolo 3 % Zn, který byl téměř jistě náhodného původu. Přítomnost zinku v čínských bronzech
začínáme spatřovat od období Han, tj. po roce 220 př. n. l. (viz tabulka 31 a obrázek 39).
V Egyptě se mosaz nevyskytovala až přibližně do roku 30 př. n. l., ale po této době byla náhle přijata
prostřednictvím římského světa. Mosaz byla vyráběna kalamínovou technologií, při které byly přísady uhličitanu
zinečnatého nebo oxidu zinečnatého přidávány do mědi a taveny pod krytem z dřevěného uhlí, který zajišťoval
redukční podmínky. V kontextu rané doby železné nebyl objeven žádný kovový zinek, ale jeden nebo dva jeho
kousky byly nalezeny v římských Athénách.77
Tabulka 31 Analýzy pozdějších čínských bronzových artefaktů
Reference
Předmět
Období
110
zrcadlo*
Tang
Složení, %
Sn
Pb
23.11
2.5
Ni
Sb
As
Zn
80
110
zrcadlo
Han
24.56
1.47
110
zrcadlo
Han
26.97
1.65
110
zrcadlo
Han
24.16
2.06
110
meč
Han
19.25
1.93
111
hrot šipky
Han
10.82
3.68
8.0
stopy
111
hrot šipky
Han
16.15
2.04
8.69
stopy
111
zrcadlo
Han
26.07
9.12
stopy
stopy
0.16
111
zrcadlo
Han
26.6
5.30
0.63
0.20
111
zrcadlo
Han
26.5
5.30
1.08
5.00
111
zrcadlo
Han
24.3
5.60
111
zrcadlo
Han
24.1
3.97
1.83
2.63
111
zrcadlo
Han
25.4
0.61
6.73
111
zrcadlo
Han
28.7
5.05
111
zrcadlo
Han
30.7
0.69
111
zrcadlo
Tang
27.6
5.40
111
zrcadlo
12. st. n. l. 11.6
20.5
0.34
2.35
0.13
111
zrcadlo
19. st. n. l. 3.3
7.6
0.35
1.81
stopy
12.96
111
zrcadlo
19. st. n. l. 5.6
7.7
3.17
23.3
* několik alfa dendritů v jemnozrnné delta matrici; několik oblých útvarů Pb a malé množství kupritu ve fázi alfa
39 Zvýšení obsahu zinku v čínských bronzech v průběhu období 220 př. n. l. a 1600 n. l. (podle N.
Barnard74)
V kapitole 4 byl uveden odkaz na přídavky mědi do slitin se světlejší barvou, za účelem obnovení přirozené
barvy zlata kvůli stříbru obsaženému jako nečistota (tj. elektron). Analýzy artefaktů z britské doby železné 78, 79
odhalily, že do zlata byly přidávány velké přídavky mědi a stříbra tak, že jeho ryzost byla snížena až na hodnotu
nižší než 30 % (tj. 9 karátů).
Stříbro bylo produktem dolování olova, ze kterého byl ušlechtilý kov extrahován kupelačními procesy, jak víme
z řeckých dolů v Lavrie (600-25 př. n. l.).80, 81 Následně bylo v 7. stol. př. n. l. zavedena ražba mincí z drahých
kovů i v Evropě a na blízkém východě, hodně z tohoto stříbra a část zlata přecházela do měny, i když jak vidíme
na materiálu z Persie (Achaemenid-Sassanian), hodně šlo do šperkařské výroby. Nemáme žádné prostředky k
poznání konkrétního zdroje těchto kovů, zatímco velká část byla výsledkem dobytí území a některé byly bez
pochyby získány z perských olověných ložisek. Obsah stříbra v rudě z Lavrie dosahoval 1200-400 g/t (0.1-0.4
%), což je největší zaznamenané množství v předřímském období z blízkého východu a egejské oblasti.
Po kupelaci olova za účelem extrakce stříbra mohlo být olovo znovu získáno z klejtu při dalším zpracování.
Vzhledem k tomu, že male kousky klejtu byly nalezeny v Lavrie, musíme s touto výrobou počítat jak v Lavrie
tak všude jinde. Ta druhá možnost je pravděpodobnější, protože palivo v Lavrie mohlo být v minulosti značným
problémem,82 protože požadované množství paliva bylo vyhrazeno již na první pyrometalurgickou výrobu a
kupelaci. Nicméně jsou zde určité doklady o dopravování paliva do Lavrie pro metalurgickými účely ve formě
borovicového dřeva. Olovo přetavené z klejtu bylo odlito do 15 kg ingotů a lacině prodáno. 83 Jediné známé
využití přetaveného olova v Řecku, je na zalévání železných kotvících skob, použitých v klasické době na
spojování zdiva, kotev a na plátování spodních částí lodí.41 Malé množství olova bylo použito na domácím trhu a
spatřujeme příklady jeho použití na vodovodní potrubí pro Akropoli a na potrubí pro dešťovou vodu v Delos.
Nicméně intenzivní využití olova pro kanalizaci přišlo až s dobou římskou.
Měděné ingoty z tohoto období se neliší od plankonvexních ingotů z pozdní doby bronzové. Objevený vrak lodi
na francouzském pobřeží v Rochelongue nedaleko Agde poskytl 800 kg měděných ingotů a bronzových
předmětů.84 Plankonvexní měděné ingoty se od sebe lišily váhou od 100 kg do 11 kg a dosahovaly 25 cm v
průměru. Objevily se zde také nějaké cínové ingoty. Tento hromadný nález byl datován do 6. stol. př. n. l. a mohl
patřit cestovnímu obchodníku, stejně jako v případě vraku lodi z pozdní doby bronzové v Cap Galidonya.
Ve středozemí byly nalezeny dva typy cínových ingotů, velký plankonvexní ingot s řeckými nápisy a menší
ingot ve tvaru měšce. Posledně jmenovaný typ ingotu pochází z doby římské (42-48 n. l.) Plankonvexní ingoty
nalezené na ostrově Bagaud v Hyéreské skupině se tvarem ale ne velikostí podobají jedněm nestratifikovaným
britským ingotům.85 Tyto ingoty jsou datovány mezi roky 125-75 př. n. l., kdy tato loď převážela 2-3 tuny
81
cínových ingotů spolu s dalším nákladem. Bylo zde nalezeno okolo 100 cínových ingotů s průměrnou váhou 25
kg, které tvořily daleko větší náklad než 10 kg britské ingoty. Tyto ingoty obsahují určité kolkované značky v
řečtině, stejně jako mince s postavou boha Herma a obdélníkovou kartuši s nápisem ARISTOKR na její ploché
straně. Popisek napsaný okolo hlavy Herma se zdá obsahovat slova přeložená jako HYPO-KELTON, které
mohou znamenat “spodní keltové” nebo “jižní keltové”. Tyto ingoty mohou být britské nebo Iberské a plavby
Pýtheáse mohou silně naznačovat první ze dvou možností.86
Počátky metalurgie v Japonsku
Japonci si pravděpodobně osvojily metalurgické umění z Číny přes Koreu a dostali se do fáze pozdní doby
bronzové v období odhadovaném mezi 600 př. n. l. a 200 n. l., když odešli z pevniny na Japonské ostrovy. Do
této doby byly ostrovy osídleny paleolitickými a neolitickými národy Ainu.
Japonci dosáhli rané doby železné v době výstavby dolmenu v Kyushu v 7. stol. n. l. a naše znalosti zpracování
bronzu spadají až do tohoto období. Dolmeny obsahují bronzové odlitky, které jsou zastoupeny výhradně hroty
šipek, zrcadly, zvony a velmi malým množstvím železa.87 Bronzové hroty šipek a meče byly odlévány do
kamenných dvoudílných forem charakteristickými technikami pro pozdní dobu bronzovou. Zrcadla často
kopírují čínské formy. Kolem roku 708 n. l. byly vyráběny rozměrné bronzové odlitky v pískových nebo
jílových formách.
Existuje malá pochybnost, jestli Japonci ovládali znalost pokročilých dmýchacích zařízeních jako ty “tatarské”,
pravděpodobně získané v Číně. V 19. Století byla objevena segmentová kupolovitá pec sloužící pro přetavování
bronzu. Pravděpodobně se jednalo o typ pece používaný pro odlévání rozměrných bronzů, známých z čínské
dynastie Čou a pozdějších časům, proto má význam ji zde blíže popsat.
Pec je tvořena čtyřmi až 2.5 m vysokými segmenty, kdy byl kov odpíchnut z odpichového otvoru do žlabu nebo
licí pánve.88 Byly také používány menší zemní kelímkové pece na nuceně vháněný vzduch. Kelímek byl tvořen
porcelánem izolovaným v žáruvzdorné hlíně. Pro modelování palácových zvonů a dalších rozměrných objektů
byly použity voskové modely. Vosk byl modelován na duté hliněné jádro a další hlína byla poté modelována na
voskový model. Po dokončení byla forma vystavena plamenu z dřevěného uhlí, vosk byl vytaven a hliněná
forma vysušena a zpevněna.87, 88, 89
Měď byla pyrometalurgicky vyráběna v jednoduchých výhňových pecích s nakloněnou výfučnou. V 18. Století
byla měď rafinována oxidací (flapping) s dosažením čistoty 99.24-99.80 %. Hlavními příměsemi bylo olovo,
stříbro a železo. Tento kov byl často legován přídavkem nepravého klejtu, který byl produktem nejstarších
procesů odstříbřování mědi olovem: složení klejtu je uvedeno v tabulce 32. Jedná se o první potvrzený příklad
záměrného legování mědi antimonem a arsenem, který může být zodpovědný za přítomnost těchto kovů v
některých bronzech uvedených v tabulce 33. V roce 1764 se stal nepravý klejt nařízeným přídavkem do
bronzových mincí a téměř jistě byl použitý i u Buddhy z roku 1614, za účelem zvýšení tekutosti a snížení teploty
tání kovu. Kromě toho přispívá k získání kovu s tmavě šedou barvou, která je používána u ozdobných předmětů
pro získání barevného kontrastu.
Mince a mincovnictví
V rané době železné byly zavedeny mince. První zlaté mince pocházejí z Lýdie, přibližně 550 př. n. l., ale
nejstarší řecké stříbrné mince byly vyráběny z olova, pocházejícího z Lavrie a nepatrně starší mince datované
okolo 580 př. n. l. pocházejí i z Korintu a ostrovu Aegina. Pravděpodobně nejznámější zlatá mince je ta s
Filipem Makedonským (350 př. n. l.), která byla značně kopírovaná a znehodnocená formou návrhu, který byl
používán na zlatých mincí i tak daleko jako v Británii.
Zatímco nejstarší zlaté mince mohly být nepochybně vyrobeny z přírodního zlata, nemělo to trvat dlouho, než se
přistoupilo k legování, aby se zvýšila tvrdost a odolnost proti opotřebení přírodního zlata s nízkým obsahem
stříbra. Galo-belgické mince obsahovaly okolo 70 % Au a 10 % Cu, zatímco měď je v tomto případě záměrně
přidaná. Některé britské mince z předřímského období bylo složeny pouze z 47 % Au s 40 % Cu, která
poukazuje k záměrné devalvaci. Elektronové mince z Kartága vykazují tendence ke zvyšování obsahu mědi
společně se zlatem, což muselo být vytvořeno za účelem zvýšení tvrdosti. 90 Většina mincí obsahovala 30-50 %
Ag (viz tabulka 34). To jistě poukazuje na to, že bylo běžně přidáváno stříbro, protože přírodní zlato obvykle
82
obsahuje méně než 20 % Ag. Objevila se zde tendence po zvyšování obsahu zlata na povrchu mincí v důsledku
buď inverzní segregace (v případě odlitků), nebo rozdílnou korozí.
Tabulka 32 Složení nepravé míšně (podle Gowland88)
Složení, %
Cu
72.7
Pb
8.53
As
11.37
Sb
4.27
Sn
0.93
Fe
0.13
Ag
1.33
S
0.33
Tabulka 33 Složení japonských bronzů
Předmět
chrámový
bronz
mince
mince
dělo
zrcadlo
zrcadlo
hrot šipky
hrot šipky
zrcadlo
zrcadlo
Buddha
meč
Buddha
Datace
1835-1870
1863
18. století
17.-18.
století
moderní
7. století
7. století
5. století
11. století
3. století
(Chikuzem)
1614
Složení, %
Sn
Pb
2.58
3.54
8.26
3.21
12.68
0.58
8.74
11.22
3.22
3.19
23.64
2.46
3.20
22.5
9.3
9.93
14.13
4.32
0.13
0.56
0.28
8.99
5.7
1.32
15.33
Reference
Ni
-
Sb
0.49
-
As
další
3.71 Zn
0.18
1.5
-
88
88
88
88
0.50
0.03
1.52
0.88
0.79
2.93
-
1.55
2.60
4.93
-
1.68
1.68
stopy
1.14
88
0.71 Au
88
111
111
111
111
111
111
88
Tabulka 34 Mincovní slitiny drahých kovů z rané doby železné
Mincovna a typ
Filip II. Makedonský, zlatý statér
Řecko, Terina, statér
Řecko, Korint, statér
Galo-Belgie, A
Británie (QC)
Kartágo (Panormus)
Británie (Verica)
Datace
4. století
5. století
4. století
40-20 př. n. l.
10-50 n. l.
Složení, %
Au
Ag
99.7
0.3
0.09
95.32
stopy 94.12
69.02 22.83
57.30 16.40
60.80 36.30
72.2
7.60
Reference
Cu
1.42
4.01
8.15
23.90
2.30
17.20
Pb
2.19
0.57
-
112
94
94
113
113
90
113
Je jasné, že v olověných rudách v athénských dolech a to jak horizontálně tak vertikálně se vyskytovala široká
různorodost ve složení obsahu zlata a stříbra. Rané stříbrné mince z období 196-169 př. n. l. obsahovaly 0.00760.33 % Au a 0.035-5.3 % Cu a mince byly nejednotné ve velikosti a kvalitě. 91 Ve středním období (168-132 př.
n. l.) se objevoval dobrý styl a raznice dobře razila: obsah zlata kolísal mezi 0.09 a 0.25 %, zatímco obsah mědi
kolísal mezi 0.05-0.4 %. Mikroskopické průzkumy athénských stříbrných mincí z tohoto období vykazují
částečně segregované olovo a stopy železa, vápníku a zlata. V pozdním období (131-87 př. n. l.) bylo složení
vice jednotné, obsah zlata kolísal mezi 0.25 a 0.5 % a obsah mědi mezi 1.5 a 5.5 %, což naznačuje záměrnému
nastavování zlata, také technika ražby byla chudá. Je pravděpodobné, že vyšší obsah zlata značí úpadek v
domácí produkci a využívání importů. V některých případech přítomnost zlata poukazuje na uskutečněný pokus
na extrakci zlata chemickou separací (loužením). Nemáme žádné doklady o způsobu výroby střížků nebo
předlisků na blízkém východě, ale z nesčetných nálezů mincovních raznic v západní Evropě víme, že způsob
výroby střížků z ušlechtilého kovu postupoval od pečlivě zváženého požadované množství ušlechtilého kovu a
jeho umístění do jamek v pálené hliněné desce.92 Poté co byl kov vložen do jamek byla hliněná destička pokryta
dřevěným uhlím a zahřátá na požadovanou teplotu tání kovu. Vzhledem k účinku povrchového napětí byla
výsledkem této operace forma kulovité kapičky, která mohla být zploštěna a ražena, nebo pouze ražena pomocí
83
raznice. Perský syglos z 5. století vážil 5.4 g, byl zhotoven podobným způsobem, při kterém se na plíšek
umístěný na vyryté matrici udeřilo čtvercovou raznicí, o něco menší než mince. 93
Řecké stříbrné mince z období 500-300 př. n. l. obsahují 93-99 % Ag a byly vyraženy různými způsoby. V
některých případech byly střížky raženy přímo, v ostatních případech byly střížky před ražením tvářeny a
žíhány.94 Athénské mincovní raznice z období 430-332 př. n. l. byly obvykle vyrobeny z litého bronzu s
vysokým obsahem cínu (22.5 % Sn) a tudíž byly i přiměřeně tvrdé.95 Tvrdost této slitiny v odlitém stavu mohla
být okolo 270 HV a bezpochyby mohla být vytvrzena i v průběhu používání. V Řecku byly známy dva typy
mincovních raznic; první byla tvořena raznicí, ve které byl vzor vyryt a která byla určena pro umístění na
plochém plechu a druhým typem byl průbojník. Příkladem prvního typu je bronzový blok z 6.-7. stol. př. n. l.
uložený v Ashmolean Muzeum v Oxfordu, který měří 12.5x2.8x1.0 cm, který má umístěnou rytinu na každé ze
čtyř stran takovým způsobem, že mincovní předlisky do něho musely být vbíjeny. Je pravděpodobné, že vzory
byly nejdříve vyříznuty s klenotnickým brusným kolečkem, ale později byly tvarovány různými železnými nebo
ocelovými průbojníky. Z objevených řeckých a římských raznic jich je pouze devět železných.96
V případě bronzových a mosazných mincí s nízkou hodnotou je jejich postup výroby zcela proveditelný. Indické
bronzové mince stejně jako bronzové “cínové mince” z Británie a bronzové mince dynastie Čou v Číně byly
odlévány do forem.97 “Spojnice” nebo licí kanály na britských mincích naznačují, že byly odlévány v sériích
jako párky, zatímco indické mince okolo roku 100 př. n. l. byly odlity paprskovitým způsobem, technikou spíše
používanou pro padělané mince římského období v Evropě. Existuje malá pochybnost, že běžnou mincovní
metodou, která byla započata před římským obdobím byla ražba připravených předlisků, spíše než odlévání.
Odlévání bylo považováno za mnohem podřadnější techniku, která sama o sobě neuspokojovala evropské
mincíře.98 Metoda ražení připraveného střížku přetrvala jako standardní po dalších 2000 let.
Náchylnost arsenových mědí k vytváření stříbřitých vrstev procesem inverzní segregace, se zdá být využita v
kartágském mincovnictví ve 3. stol. př. n. l. Vzory byly raženy do litých předlisků z arsenových mědí.99
U některých z baktrijských mincí v oběhu v 2. stol. př. n. l. v severním Afghánistánu je známo, že obsahují 16.22
% Ni. Může se zdát, že v této oblasti byly dostupné měděno-niklové rudy, ale nebyl zde zájem o použití
obsaženého niklu pro účely, jako bělení povrchu často používané znečištěné mědi. 100
Odkazy
1 R. F. TYLECOTE: Bull. HMG, 1972, 6, 34.
2 ELSA YAD EL GAY AR and M. P. JONES: „Metallurgical investigation of an iron plate found in 1837 in the
Great Pyramid at Gizeh, Egypt“, JHMS, 1989, 23 (32), 75-83.
3 K. R. MAXWELL-HYSLOP and H. W. M. HODGES: Iraq, 1966, 28, 164.
4 H. MARYON: WMF, 1955, 23, 383.
5 M. A. FRANCE-LANORD: RHS, 1963, 4, 167.
6 C. BOHNE: ibid., 1967, 8, 237.
7 SIR F. PETRIE and B. QUARITCH: „Gerar“, British School of Archaeology in Egypt, 1928; Nature, 1927,
120, 56.
8 B. FAGG: World Arch., 1969, 1, 41.
9 R. F. TYLECOTE: Bull. HMG, 1968, 2, (2), 81.
10 SIR F. PETRIE: „Naukratis, Pt. II“, 1886, Third Memoir, London, Egypt Exploration Fund
11 R. F. TYLECOTE: Bull. HMG, 1970, 4, (2), 67.
12 LU DA: Acta Met. Sin., 1966, 9, 1 (Trans. Durrer Festschrift, 1965, 68).
13 R. F. TYLECOTE: J. Iron Steel Inst., 1965, 203, 340.
14 F. K. DORNER et al.: JDAI, 1965, 80, 88.
15 H. G. BACHMANN: Arch. Eisenh., 1967, 38, 809.
84
16 R. F. TYLECOTE and R. E. CLOUGH: “Recent bog iron ore analyses and the smelting of pyrite nodules”,
Offa, 1983, 40, 115-118.
17 R. F. TYLECOTE: “Iron sands from the Black Sea”, Anat. Studies, 1981, 31, 137-139.
18 HENRY HORNE: “Observations on sand iron”, Phil. Trans. Roy. Soc., 1763, 53, 48-61 (Lowthorp“s
abridgement).
19 E. PHOTOS, H. KOUKOULI-CHRYSANTHAKI and G. GIALOGOU: „Iron metallurgy in E Macedonia; a
preliminary report“, In: „Craft of the Blacksmith“, (eds. B. G. Scott and H. F. Cleere), Belfast, 1987, 113-120.
20 R. M. EHRENREICH: „Trade, Technology and the Iron working Community in the Iron Age of S. Britain“,
BAR Brit. Ser., 144, Oxford, 1985.
21 J. D. MUHLY, R. MADDIN et al.: „Iron in Anatolia and the nature of the Hittite iron industry“, A nat.
Studies, 1985, 35, 67-84.
22 J. PIASKOWSKI: „Das Verkommen von Arsen in Antiken und frumittelaltterlichen Gegenstanden aus
Renneisen“, Z. f. Arch., 1984, 18, 213-226.
23 G. VAROUFAKIS: „Investigation of some Minoan and Mycenaean objects“, In: Fhuhestes Eisen in Europa,
Festschrift fur W. U. Guyan, Schaffhausen, 1981, 24-32.
24a E. PHOTOS, R. F. TYLECOTE and P. ADAM-VELENI: „The possibility of smelting nickel-rich lateritic
ores in the Hellenistic settlement of Petres“, In; „Aspects of ancient mining and metallurgy“, (ed. J Ellis-Jones),
Bangor, N. Wales, 1988, 35-43.
24b E. PHOTOS: „The question of meteoric versus smelted Ni-rich iron; archaeological evidence and
experimental results“, World Arch., 1989, 20, (3), 403-421.
25 LENA THALIN: Jernkontorets Annaler, 1967, 151, 305.
26 C. PANSERI a M. LEONI: Met. Ital, 1966, 58, 381.
27 C. PANSERI: Sibrium, 1964-6, 8, 147.
28 J. PIASKOWSKI: J. Iron Steel Inst., 1961, 198, 263.
29 T. B. BROWN: Man, 1950, 50, (4), 7.
30 R. MAXWELL-HYSLOP: Iraq, 1946, 8, 1.
31 H. DRESCHER: Der Dberfangguss, 192; 1958, RGZM.
32 C. DESCH: Brit. Assoc., 1928, 437.
33 O. KLEEMANN: Arch. Eisenh., 1961, 32, (9), 581.
34 W. RADEKER a F. K. NAUMANN: A rch. Eisenh., 1961, 32, (9), 587.
35 F. K. NAUMANN: Arch. Eisenh., 1957, 28, 575.
36 H. MARYON: AJA, 1961, 65, 173.
37 J. LECLERC et al.: RHS, 1962-3, 3, 209.
38 E. SALIN (ed.): ibid.
39 H. H. COGHLAN: „Metallurgical analysis of archaeological materials“, 1959, Wenner Gren Found.
Congress.
40 SIR H. CARPENTER a J. M. ROBERTSON: J. Iron Steel Inst., 1930, 121, 417.
41 R. PLEINER: „Ironworking in ancient Greece“, 1969, Prague, National Technical Museum.
42 H. BLUMNER: „Technologie und terminologie der gewerbe und kiinste bei Griechen und Romern“, 152,
1886-7, vol.4, Leipzig.
43 Exhibited in Budapest in 1897; model in Science Museum, South Kensington.
44 C. J. LIVADEFS: J. Iron Steel Inst., 1956, 182, 49.
85
45 R. PLEINER: The beginnings of the Iron Age in ancient Persia“, 1967, Prague, National Technical Museum.
46 K. OBATA a M. KOKHAVI: IEJ, 1965, 15, 253; 1966, 16, 274.
47 SIR F. PETRIE: „Tanis, Part I, 1883-4“, 1885, London, Second Mem. Egypt Exploration Fund.
48 SIR F. PETRIE: „Tanis II, Nebesha and Defenneh“, 77, 1888, London, Fourth Mem. Egypt Exploration
Fund.
49 A. R. WILLIAMS a K. R. MAXWELL-HYSLOP: „Ancient steels from Egypt“, J. Arch. Sci., 1976, 3, 283305.
50 K. R. MAXWELL-HYSLOP: Iraq, 1956, 18, 150.
51 A. R. WEILL: Rev. Met., 1957, 54, 270.
52 H. H. COGHLAN: Sibrium, 1956-7, 3, 167.
53 R. F. TYLECOTE: „Metallurgy in Punic and Roman Carthage“, In: Mines et Fonderies antiques de Ia Gaule,
(ed. C. Domergue), CNRS, Paris, 1982, 259-278.
54 H. STRAUBE: Arch. Eisenh., 1964, 35, 932.
55 K. KLUSEMANN: MAGW, 1924, 54, 120.
56 J. W. GILLES: Arch. Eisenh., 1957, 28, 179.
57 J. W. GILLES: Stahl u. Eisen, 1936, 56, 252.
58 J. W. GILLES: ibid, 1957, 77, 1883; 1958, 78, 1 200.
59 Anon: Bull. HMG, 1970, 4, (2), 79.
60 P. CREW: „Bryn y Castell hillfort; a late prehistoric ironworking settlement in NW Wales“, In: „Craft of the
Blacksmith“, (eds. B. G. Scott and H. F. Cleere), Belfast, 1984, 91-100.
61 P. CREW and C. J. SALTER: „Comparative data from iron smelting and smithing experiments“, In: „From
Bloom to Knife“, (eds. E. Nosek et al.), Cracow, 1988.
62 W. WEGEWITZ: „Nachr. Niedersachsens Urgeschichte“, Special Report No.26, 1957.
63 F. HUPFIELD: Mitt. a.d. deutschen Schutzgebieten, 1899, 12, 175.
64 RENE GARDI: 100 AI. Lloyd´s Register of Shipping, 1959, (4), 32.
65 H. SASSOON: Man, 1964, 64, 174.
66 C. V. BELLAMY: J. Iron Steel lnst., 1904, 66, (2), 99.
67 M. RUSSELL: Pers. Comm. Aug. 1981.
68 H. WALDE: „Durrer Festschrift“, 71, 1965.
69 N. R. BANERGEE: „The Iron Age in India“, 1965, Delhi, Munshiram Manoharlal.
70 S. C. BRITTON: Nature, 1934, 134, 238, 277.
71 SIR R. HADFIELD: J. Iron Steel lnst., 1972, 85, (1), 134.
72 J. NEEDHAM: Technol. Cult., 1964, 5, (3), 398.
73 J. NEEDHAM: „The development of iron and steel technology in China“, 9, 1958, London, Newcomen
Society.
74 N. BARNARD: „Bronze casting and bronze alloys in ancient China“, 1961, Canberra.
75 D. B. WAGNER: „Dabiesham“, Scand. Inst. Asia Stud. Monog. No. 52, Copenhagen 1985.
76 G. W. HENGER: Bull HMG, 1970, 4, (2), 45.
77 M. FARNSWORTH et al.: „Hesperia“, 1949, Suppl. 8, 126.
78 R. R. CLARKE: PPS, 1954, 20, (1), 27.
86
79 J. E. BURNS: ibid., 1971, 37, (1), 228.
80 C. E. CONOPHAGOS: „Le Laurium Antique“, Athens, 1980.
81 C. E. CONOPHAGOS: „La technique de las coupellation des Grecs anciens au Lavrie“, In: Archaeometry,
25th Int. Symp., Athens, 1986, (ed. Y. Maniatis), 1989, Amsterdam, 271-289.
82 R. J. HOPPER: BSA, 1953, 48, 200.
83 C. E. CONOPHAGOS: „Thorikos V“, 1968, Gent, Comitee des Fouilles Belges en Grece.
84 A. BOUSCARAS: „Epaves de VIe au IIIe S. Av. J-C.; Le site des bronzes de Rochlongue“, In: Archeologie
Sous-Marine, Maison des Traquieros, Perros-Guoirec, 1986, (Exhibition Catalogue), 41-42.
85 LUC LONG: „L´Epave antique Bagaud 2“, VI Congressint. de Arqueologia Submarina, Cartagena, 1982, 9398, (and Pers. Comm.).
86 C. F. C. HAWKES: „Pytheas - Europe and the Greek explorers“, 8th J. L. Myers memorial lecture, Oxford,
1975.
87 W. GOWLAND: Arch., 1897, 55, (2), 439.
88 W. GOWLAND: J. Roy. Soc. Arts, 1895, 43, 609.
89 W. GOWLAND: J. lnst. Metals, 1910, 4, 4.
90 H. A. DAS a J. ZONDERHUIS: Archaeom., 1964, 7, 90.
91 M. THOMPSON: ibid., 1960, 3, 10.
92 R. F. TYLECOTE: Num. Chron., 1962, 2, 101.
93 C. S. SMITH: „A history of metallography“, 1960, Chicago, Chicago University Press.
94 C. F. ELAM: J. Inst. Metals, 1931, 45, 57.
95 G. F. HILL: Num. Chron., 1922, 2, 1.
96 D. G. SELLWOOD: ibid., 1963, 3, 217.
97 F. C. THOMPSON: Nature, 1948, 162, 266.
98 G. C. BOON a R. A. RAHTZ: Arch J., 1966, 122, 13.
99 S. LA NEICE a I. A. CARRADICE: „White copper; the arsenical coinage of the Libyan revolt, 241-238 BC,
JHMS, 1989, 23(1), 9-15.
100 M. COWELL: „Analyses of the copper-nickel alloy used for Greek Bactarian coins“, In: Archaeometry, (ed.
Y. Maniatis), Athens, 1989, 335-345.
101 B. NAUMANN: Die Altesten Verfahren der Erzeugung Technischen Eisens, 1954, Berlin.
102 R. PLEINER: „Základy slovanského železářského hutnictví“, 1968, Praha, Československá akademie věd.
103 R. E. M. WHEELER: „Maiden Castle, Dorset“, 1943, Res. Rpt. No. 12, Soc. Ants. London.
104 J.D. KENDALL: Iron ores of Great Britain and Ireland, 1893, London.
105 K. KUBOTA: „Japan“s original steelmaking and its development“, 1970, 8, Int. Co-op Hist. Tech.
Committee, Pont a Musson.
106 D. W. CROSSLEY: osobní komunikace.
107 R. THOMSON: osobní komunikace.
108 R. F. TYLECOTE: „Prehistory of Metallurgy in the British Isles“, Inst. Met., London, 1986, 144.
109 J. P. BUSH-FOX: „Excavations at Hengistbury Head, Hants, in 1911-12“, Report. No.3, Soc. Ant. 1915,
London.
110 W. F. COLLINS: J. Inst. Metals, 1931, 45, 23.
87
111 M. CHIKASHIGI: J. Chern. Soc., 1920, 117, 917.
112 J. HAMMER: Zeit Numismatik, 1908, 26, 1.
113 S. S. FRERE (ed.): „Problems of the Iron Age in Southern Britain“, 308, 1958, Occ. Paper No. 11, Inst.
Arch. London.
114 H. H. COGHLAN: „Early iron in the Old World“, 1951, Oxford, Pitt Rivers Museum.
115 G. JOBEY: Arch. Ael., 1962, 11, 1Early Iron Age 41.
88
Kapitola 6
Doba Římská
Může se zdát obtížné obhájit pojem “doba římská” jako časové období historie kovů ve světě, protože se zdá, že
hlavním přínosem Římského císařství světové technologii nebyla originalita, ale organizace. Může se zdát, že
dopadem Římského císařství bylo všeobecné rozšíření nejkvalitnějších technik, které fungovaly v celém
romanizovaném světě. Toto šíření nebylo omezeno na římské území, ale ovlivňovalo kmeny doby železné žijící
na jeho okraji, které obchodovaly s kovem s Římany, a používali ho k obraně proti vlivu císařství.
Nicméně došlo k obrovskému nárůstu v rozsahu průmyslu: zatímco množství strusky nalezené v předřímských
pyrometalurgických lokalitách vyrábějících železo jsou měřeny v jednotkách až stovkách kilogramů, struskové
haldy z římského období jsou obvykle měřitelné ve stovkách tun. Je pravděpodobné, že tento nárůst množství
pramení ve zdokonalení technologií, například použití šachtových pecí podporovaných dmýcháním měchy a více
rozvinutých výhňových pecí, místo šachtových pecí podporovaných proudem vzduchu a malých výhňových pecí
předřímské a mimo římské doby železné ve světě. Pro náš účel začíná toto období vznikem Římského císařství v
roce 29 př. n. l.
Vojenské a civilní potřeby římské civilizace vytvořily značnou poptávku po železe a neželezných kovech. V
případě olova, kdy byly minerály vždy hojně dostupné, nebyla v předřímském období jeho spotřeba velká a
používalo se pouze malé množství olova. Ale římská úroveň života přinesla značné zvýšení produkce olova,
nezbytného k zajištění kovů potřebných k výrobě potrubí. Použití velkého množství slitin mědi v mincovnictví,
na obecných konstrukcích a výzdobě muselo způsobit stejné navýšení v těžbě nerostů, což ale není nijak
spolehlivě doloženo a tudíž muselo pocházet z menších velmi rozšířených ložisek.1
Ložiska mědi v palestinském vádí al-Araba (Negevská poušť) byla znovu využita po tisícileté odmlce. 2
Využívání takovýchto ložisek vyžadovalo značnou organizaci, a po skončení egyptských výprav v 11. st. př. n. l.
zde neprobíhala žádná aktivita až do římsko-byzantského období, kdy pyrometalurgická výroba mědi opět
začala. ale s drobnými technologickými změnami. Potřeba mědi vygradovala na konci pozdní doby bronzové a
následně využívané naleziště by byly dostačující pro ranou dobu železnou a římskou poptávku.
Hlavním požadavkem jak z civilního, tak z vojenského hlediska bylo železo, a muselo zde dojít k adekvátnímu
nárůstu těžby železných nerostů. V Británii jsou jedním z příkladů rudné důlní jámy (trychtýřovité jámy) ve
Weald a “Scowles” (povrchové doly) v oblasti Forest of Dean, ačkoliv nejsou jediné tohoto druhu. Všeobecně
nedošlo ke změně technologie, avšak změna je doložena ve velikosti a počtu dolů. 3
Produkce železa
Velká část našich informací o produkci železa v tomto období se týká východní a střední Evropy 4 a Británie.
Evropské území pokrývala oblast “Germania Magna” rozkládající se od Rýna po Vislu, jejíž hlavní částí byl
sever a východ římského limitu. V této oblasti bylo mnoho železářských hutí, nejvýznamnějšími byly
Svatokřížské hory ve středním Polsku, severní Čechy, Štýrsko a Korutany, Jutsko, Šlesvicko-Holštýnsko a
Porýní. Toto jsou oblasti, ve kterých byly nalezeny nejvýznamnější pozůstatky, ale kvůli všudypřítomnosti
železných rud je nutné předpokládat, že železo bylo pyrometalurgicky vyráběno napříč celým územím. Situace
na Britských ostrovech byla detailně přezkoumána současnými autory5 a podrobné informace máme také o
Francii6, avšak máme málo znalostí z tohoto období o výrobě železa ve Španělsku. Nepochybně byla využívána
severoafrická ložiska a nedávný výzkum v Sbeitle v Tunisku7 ukázal, že zdejší železo bylo vyráběno mezi 2. a 6.
st. n. l.
Zdá se, že římské obsazení Egypta nezměnilo nijak výrazně jeho podobu v době železné, ale je možné, že římský
vpád do Núbie zapříčinil zdokonalení technologií v království Meroe, dále na jihu. 8 Je známo, že nejblíže
římskému centru byly využívány etruské nerostné oblasti na Elbě a v Toskánsku a ne zcela jisté je využívání
rudných ložisek v Makedonii a v současném Turecku.
Je zřejmé, že od vlády Diokleciána (245 – 313 n. l.) byla všechna výzbroj pro císařskou armádu vyráběna ve
vlastních dílnách. Podle dokumentu Notitia Dignitatum fungovalo ve 4. až 5. st. okolo 32 takovýchto dílen. 9 Ne
89
všechny z nich však byly identifikovány. Některé z nich se specializovaly na určitý druh výzbroje, například v
Lucce se vyráběly meče, v Irenopolitania kopí a v Cremoně štíty. Některé dílny nebyly specializované, jako
třeba v Damašku, kde byly vyráběny jak štíty, tak běžné zbraně. Tradice výroby mečů přetrvala dlouhou dobu
poté, co se po arabské invazi Damašek stal střediskem pro výrobu mečů (viz následující kapitola). Surový
materiál, například železné lupy, byly dodávány pretoriánskými prefekty v roli obchodujících úředníků, kteří jej
nakupovali od místních obyvatel žijících buď uvnitř, nebo mimo území císařství.
Důkaz efektivnosti římských zásobovacích služeb byl nalezen v obrovské hromadě hřebů, objevených v
legionářské pevnosti Inchtuthil ve Skotsku.10 Nález vážil přes pět tun a obsahoval téměř 900 000 hřebů různých
rozměrů. Jelikož pevnost byla postavena v roce 83 n. l. a opuštěna nedlouho nato v roce 87 n. l., je zřejmé, že
zásobovací služby musely efektivně fungovat před vznikem dokumentu Notitia Dignitatum. Z hlediska
metalurgie není nic překvapivého na složení nebo struktuře hřebů. V mnoha aspektech se podobají konstrukci
železných skob spojujících kameny athénského Parthenonu, jinými slovy byly vyrobeny z kovaného
heterogenního svářkového železa. Byly zhotoveny ke konkrétním rozměrovým požadavkům, větší hřeby
obsahují více uhlíku, než hřeby kratší (viz tabulka 35). Což bylo úmyslné, protože větší hřeby vyžadují vyšší
pevnost, aby odolaly zvýšené zatloukací síle, čehož bylo nejspíše dosaženo výběrem vhodných železných lup
nebo jejich částí. Není možné zjistit, kde bylo železo vyredukováno, avšak je jisté, že bylo vyrobeno z rud s
nízkým obsahem fosforu a niklu. Toto železo mohlo být stejně tak dobře získáno v Británii, jako mohlo být
dopraveno lodí po moři. Dá se říci, že složení tohoto železa je pro římské období typické.
Zatímco západ procházel římským rozvojem, Čína byla ovládána dynastií Han (206 – 220 n. l.).14 Pro toto
období máme konkrétní důkazy výroby železa ve vysokých pecích, které ukazují, že kujné železo v období rané
doby železné rychle ustoupilo litině. Je také možné, že vysoce sofistikovaná pozdní doba bronzová se
transformovala přímo do období litiny.
V Chengchou na jih od Žluté řeky se dochovaly pozůstatky fungování vysoké pece v podobě „bears“ nebo
„salamanders“ odpadních litin, rudy a vysokopecní strusky (viz tabulka 36). Tato lokalita nevyužívala vodní
pohon a z tohoto období existuje pouze málo dokladů měchů odpovídajících těmto pecím. Od 14. stol. již máme
jejich příkladů více.15
Objevené pozůstatky naznačují, že pece v Chengchou na rozdíl od pozdějších středověkých pecí pracovaly na
dřevěné uhlí, avšak nemáme žádný přesvědčivý důkaz o rozsahu a objemu této výroby. Dochovanými produkty
jsou především zemědělské nástroje a litinové formy pro odlévání bronzu nebo litiny. Existuje zde důkaz, že
železné nástroje byly vyrobeny zkujňováním, které by obnášelo zahřívání surového železa při 900 – 950 °C po
dobu několika dní v inertním prostředí. Toho by mohlo být dosaženo v jílových schránkách v keramických
pecích.
Tabulka 35 Složení hřebů z lnchtuthil, Skotsko (podle Angus et al. 13)
Složení hlaviček, %
C
Si
S
A (i)
25 – 37
0,2 – 0,9
0,15
0,009
A (ii)
22 – 27
0,22 – 0,8
0,08
0,017
B
18 – 24
0,05 – 0,7
0,10
0,007
C
10 - 16
0,10 – 0,55
0,04
0,006
D
7,2 – 10
0,05
0,08
0,01
E
3,8 – 7,0
0,06 – 0,35
0,05
0,003
A (i) jehlanovité hlavičky; A (ii) zploštělé jehlanovité hlavičky
Skupina
Délka, cm
P
0,008
0,043
0,009
0,053
0,035
0,16
Mn
0,17
0,03
0,03
0
0,03
0
TYPY PECÍ A TECHNOLOGIE
Pece mohou být stejně jako v rané době železné rozděleny do dvou základních typů: šachtové a výhňové. První,
kromě přidání měchů, je částečně rozdílná od návětrných nebo proudem vzduchu podporovaných pecí rané doby
železné (viz obrázek 40).
40 Běžná šachtová pec typu nalezeného ve východní Evropě
90
41 Zdokonalená výhňová pec z římského období, která byla beze změny hojně používána až do
středověku, měřítko stejné jako u obrázku 40
Jediná pec nalezená ve středozemí byla z etruské lokality Populonia. Pozůstatky bez odpichové nízké šachtové
pece datované do 2. – 1. stol. př. n. l. byly nalezeny na pobřeží, po začištění odkrytého řezu archeologem Voss 16.
Avšak jednoduchá výhňová pec rostla ve výšce i průměru, dokud musela mít vice než jednu výfučnu 17 (viz
obrázek 41). Vše nasvědčuje tomu, že odpich strusky byl téměř všudypřítomný na územích okupovaných
Římany, přestože to za žádných okolností nebyl případ oblastí mimo toto území. Objevují se pochybnosti, zdali
pece podporované nuceným tahem vzduchu byly používány mimo Afriku a snad i v Indii, ale existuje typ vysoké
úzké šachtové pece, která fungovala v Dolním Sasku18 kolem 1. stol. n. l. Užívání tohoto typu pece se rozšířilo
do severního Justska19, 20 (14C; 210 př. n. l ± 100 n. l.), a následně do východní Anglie kolem 4. – 5. stol. n. l.21, 22
Tento typ pece byl přibližně 1,6 metru vysoký, měřil 0.3 metru v průměru a měl čtyři výfučny, které mohly být
podporovány dmýcháním měchy nebo proudem vzduchu (viz obrázek 42). Tyto pece mají podobnosti s
polskými pecemi ze stejného období, které se zdají být poněkud nižší a širší (1 m vysoké x 0,5 m v průměru) a u
kterých se s jistotou předpokládá, že byly podporovány dmýcháním měchy23, 24. Jejich společným znakem je
nístěj zahloubená pod pecí, do které stékala struska v určitém momentu procesu pyrometalurgické výroby. Tento
stok strusky mohl být automaticky kontrolován teplotně časovým režimem v samotné peci, nebo mohl být
podpořen vnějšími stimulacemi.
Sasko-jutské pece měly tenké stěny a po zaplnění nístěje po jedné tavbě byla pecní šachta v jednom kuse
přesunuta a umístěna na novou a prázdnou nístěj. Struskové slitky (Schlackenklotze) mohly zůstat ponechány na
místě, což odpovídá nálezu celých polí takovýchto spodních částí pecí v Polsku. 25 Polské pece vypadají, že mají
silnější stěny než sasko-jutské typy a je možné, že musely být pokaždé znovu obnoveny. Obecně vzato,
myšlenka přesunu pecí nebyla tak dobrá jako myšlenka umožnění strusce vytéct do jámy před pecí nebo vedle
pece, odkud by mohla být po zchladnutí přesunuta. Tato technika byla dlouhou dobu praktikována na lokalitách
sofistikované pyrometalurgické výroby mědi a vyspělé výhňové pece užívající této techniky přetrvaly do doby
římské (viz obrázek 41).
Několik lokalit ukazuje užití mnohem větších pecí, spadajících do období pozdní doby železné. Ty v
Unterpullendorf a Klostermarienburg v rakouském Burgenlandu mají až 1 metr v průměru. 26 Britské pece na
Jurassic svahu v hrabství Northamptonshire mohou dosahovat až 1.4 v průměru. 27 Jsou datovány do druhého
stol. n. l. a je obtížné určit, jak mohly fungovat, jelikož maximální dosah jednoduchých měchů ve vsázce nemůže
přesáhnout 30 cm. Viditelně se jedná o největší železářské pece vůbec.
Opět neproběhla žádná změna v technologii. Produktem byla tuhá lupa znečištěného železa, získaná skrze stěnu
šachtové pece nebo kychtou výhňové pece. Tento stav s drobnými obměnami hojně přetrval do středověku.
Nicméně se objevilo zdokonalení, které by bylo možné popsat jako “dělba práce”. Obecně byla ruda pražena
před tím, než byla spolu s dřevěným uhlím vsazena do pece; opracovávání lupy (5 – 10 kg) probíhalo mimo pec
ve druhé (kovářské) výhni.
42 Typ šachtové pece se zahloubenou nístějí ze severní Evropy a Jutska (rekonstrukce R. Thomsen)
Zdá se, že v době římské nacházíme více vyhozených kusů litiny, pravděpodobně vzhledem k větší produkci, než
zásluhou nedopatření. Význam tohoto nedopatření nebyl řádně doceněn, anebo také poptávka po svářkovém
železu spíše než po litině byla alespoň v západním světě vyřazena z mysli. Došlo ke k drobné změně ve složení
strusky (viz tabulka 39). Přidávání vápence, který při překročení o 10 % zvyšuje provozní teplotu, nebyl
uskutečňován. Nicméně množství a velikost bloků strusky zdaleka převyšovaly vše, co bylo v rané době železné
možné vyrobit. Bloky odpichované strusky z lokality ze druhého století v Británii vážily 18.0 kg 28 zatímco
nístějové pecní bloky z Jutska vážily až 170 kg. Ve Francii v lese Aillant 9 bylo kdysi 300 000 tun strusky v
haldách dosahujících výšky 15 – 20 metrů. Těchto 300 000 tun železnaté strusky vzniklo z výroby 75 000 tun
železa představující výrobu 15 – 20 miliónů předmětů vážících každý 3 – 4 kg. Není jisté, zdali celé struskové
naleziště pochází z doby římské, ale pokud je alespoň jeho část římská, je dokladem měřítkem výroby v této
době. Není třeba zmiňovat, že po haldách materiálu tohoto množství obsahujících 30 – 50% železa byla v mnoha
evropských zemích v pozdějších obdobích obrovská poptávka za účelem znovuzpracování.
91
V Norsku a Švédsku byly nalezeny zahloubené části pecí, které byly datovány do období let 120 př. n. l. až 110
n. l. Zdá se, že vznikly z neodpichových výhňových pecí, nejspíše z manipulovatelného typu pece, který byl na
tomto území poměrně běžný.30
KOVÁŘSKÉ TECHNIKY A VYRÁBĚNÉ PŘEDMĚTY
Velikost lupy v době římské se pohybovala od 5 nebo 6 kg vřetenovitých tyčí s funkcí oběžného platidla do 10
kilových lup neznámého tvaru, spojených v nosníky lázní z Corbridge 31 a Catterick32 ve Spojeném království a z
Saalburg33 v Německu (viz obrázek 43). Menší lupy byly nejspíše dodávány místními kmeny do římských dílen.
Toto železo mohlo být znovuzpracováno a svařeno do formy vážící až 500 kg, jak dokazují čtyři železné
skobovité hřivny z Lake Nemi34,35 celkově vážící414 kg a zároveň mnoho kovadlin vážících až 50 kg 36-38, které
byly také vyrobeny z menších lup (viz tabulka 37).
Tabulka 36 Analýzy železářských strusek z doby římské
%
Francie
Yonne29
Čechy
Praha118
FeO
Fe2O3*
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
MnO
P2O5
S
TiO2
K2O
Na2O
46,9
4,8
31,8
9,9
2,1
0,75
2,2
0,25
0,02
0,35
23,57
39,29
29,02
2,38
2,30
0,35
-
Polsko
N.
Slupia62
52,08
7,38
25,21
5,32
1,05
stopy
1,84
0,15
0,04
Rakousko
Lölling116
47,7
3,36
27,3
6,6
2,2
1,08
12,1
0,16
0,03
Anglie
Ashwicken28
62,1
7,7
21,2
3,2
0,4
1,4
0,5
1,72
-
Forest
of
Dean
40,5
13,2
27,5
0,24
0
-
Dánsko117
Jutsko 300
– 500 n. l.
41,2
3,6
22,7
1,0
1,4
1,13
16,8
2,20
-
Německo
Dolní
Falc116
Aachen116
Scharmbeck18
Čína
Chungchou
(Han)14
39,38
0,44
34,93
9,40
2,26
1,89
7,08
0,25
-
65,42
5,18
17,19
4,95
2,73
1,68
2,17
1,00
0,22
54,3
16,9
18,9
2,1
1,1
,13
0,39
1,30
0,10
3,74
53,74
12,14
22,7
2,52
0,63
0,114
}0,05
úbytek
}1,18
5,20
* závislé na oxidaci po odpichu
43 Vyrobené litinové nosníky z římských lázní, Catterick Bridge, Yorkshire
Kovářské pece pro vyhřívání a sváření byly stavěny v různorodých tvarech a velikostech, aby vyhovovaly práci
(viz obrázek 44). Jak můžeme vidět ze současných jednoduchých praktik, nemusí být zařízení nijak zvlášť
sofistikované – pouze jáma v zemi a jednoduchá jílovitá výfučna k ochraně měchu. Největší známá pec je
nejspíše ta nalezená v Corbridge a postavená ke sváření nosníku lázní. 31 Dřevěné uhlí může být nakupeno okolo
kovového předmětu a výfučna může být vložena kdekoliv, kde je třeba zvýšit teplotu ke kování nebo sváření.
Tato metoda byla používána k výrobě konstrukce zádí lodí ještě do 20. stol.
Lupy byly samozřejmě neméně nehomogenní než z rané doby železné39, 40 a rozdílný obsah uhlíku vedl mnohé k
řešení záměrného nauhličení. Ale faktem je, že přehřívání oceli může uhlík odstranit nebo přidat, záleží to ale na
obsahu uhlíku v místě zahřívání lupy a přesné poloze kovu uvnitř pece ve vztahu k výfučně.
Tabulka 37 Nosníky a kovadliny složené ze svařovaných železných lup
92
Předmět
kovadlina
Místo původu
Váha, kg
Délka, m
Mainz109
0.20
Sutton Walls36; 37
50
0.27
Stanton Low90
23.2
0.25
Kreimbach, Pfalz38
0.21
nosník I
Chedworth, Glos.108
220
1.63
nosník II
Chedworth, Glos.
162
0,96
nosník III
Chedworth, Glos.
116
0,99
nosník I
Catterick, Yorks. 32
250
1,68
nosník II
Catterick, Yorks.
135
0,89
nosník
Corbridge, N“ld.31, 7
157
1,00
113
nosník
Leicester
přibližně 130
nosník
Chesters, N“ld.
přibližně 14
0,25
nosník
111 Wroxeter, Shrop.
halda železa nalezená v kotelně lázní (4. stol.)
nosník I
Pompeje 7
cc 1,0
nosník II
Pompeje
cca 1,3
nosník III
Pompeje
cca 1,3
nosník
St. Albans (Verulamium)
0,43
nosník (mnoho
Saalburg 33
220
1,40
kusů)
Saalburg
0,56
* pro přibližnou představu o objemu zastoupeného kovu; jak kovadliny, tak nosníky jsou místy zúžené
Průřez, * m
0,20 x 0,20
0,23 x 0,23
0,16 x 0,16
0,18 , 0,18 (v horní části)
0,15 x 0,15
0,15 x 0,15
0,15 x 0,15
0,15 x 0,15
0,15 x 0,15
0,15 x 0,15
0,15 x 0,15
0,11 x 0,14
0,12 x 0,09
0,13 x 0,15
0,12 x 0,11
0,11 x 0,11
Většina římských materiálů ukazuje značné snížení obsahu fosforu ve srovnání s materiály rané doby železné,
což může poukazovat na lepší rozlišovací schopnost a znalost, že kovy s nízkým obsahem fosforu jsou vhodnější
k nauhličení (viz tabulka 38). Ale v době římské se vyskytuje mnoho příkladů železa s vysokým obsahem
fosforu a většina použitého kovu měla nízký obsah uhlíku a proto nebyla nauhličována.41
44 Typické římské kovářské pece
Nicméně, znalost nauhličování a vytvrzování kalením byla nerovnoměrná; přesto není nouze o příklady řádně
provedeného nauhličení, následovaného vhodným tepelným zacházením. Zatepla zpracované dláta byly nalezena
na dvou britských lokalitách a to Wall42 ve Staffordshire a Chesterholm43 na Hadriánově valu v Northumberland.
Jedno z těchto dlát nalezené na pozdější lokalitě mělo kalené ostří, ale nerovnoměrná distribuce uhlíku vytvořila
tvrdost pohybující se od 579 do 464 HV a značnou škálu metalografických struktur.
MEČE
Základní zbraní byl stále meč, což vedlo, jak je možné předpokládat k projevení největší zručnosti. Zatímco
techniky doby železné jako paketování a nauhličení povrchu byly široce užívané, začínáme nacházet
komplexnější techniky, které se staly běžnými v pozdním období stěhování národů. Jedna z nich je technika
damaskování, která je běžně zaměňována s taušírováním. Damaskování je svařování plátků nebo jiných malých
dílů, jako například tyček nebo drátů do sebe, za účelem výroby složité zbraně, ale s jednoduše rozpoznatelnou
strukturou: což je možné označit jako “punc”, ačkoliv výrobci si často přidávali vlastní individuální značky.
Damaskování se poprvé objevilo v Porýní a v Nydam ve Šlesvicko-Holštýnsku na začátku 3. stol. n. l. a příklady
mečů vyrobených tímto způsobem jsou známy z Polska a Británie 44-47 (viz obrázek 45). Tyčinky a drátky byly
zamotány do sebe, zahřáty a skovány: někdy byl proces překládání prováděn opakovaně. Obvykle bylo “ jádro”
nesvařeného materiálu vloženo mezi dva damaskované pláty, a čas od času byly okraje svařeny samostatně.
Existuje samozřejmě mnoho možných kombinací. Vzor je někdy postižen nedokonalostmi ve svařovaných
liniích, přítomností strusky a shluky oxidů, v jiném případě je příčinou železo s rozdílným složením.
Není jasné, zdali byly výrobky vytvořené tímto způsobem znatelně odolnější než většina zbraní, které byly
vyrobeny jednoduchým paketováním, ale jestliže byly naleštěny, struktura by zjevně byla ozdobou sama o sobě a
důkazem, že byl do zbraně vložen kvalitní kus práce zkušeného řemeslníka. Tyto výrobky byly často ozdobeny
neželeznou inkrustací jílce.
Tabulka 38 Železné a ocelové lupy a kusy litiny z doby římské v Británii
Kov
železo a ocel
Cranbrook, Kent,106 1. – 2.
stol. n. l.
Váha, kg
Složení, %
C
Si
P
S
Mn
N2
0,71
1,16 – 1,46
0,20
0,014 –
0,025
0,03
-
0,004
93
Lower Slaughter,107 G1os., 3.
– 4. stol.
Nannys´ Croft,105 Sussex, 4.
– 5. stol.
Forewood, Sussex105
litina
Wilderspoo1, Lancs.121 2.
stol.
Tiddington, Warw.112
11,0
0 – 0,8
0,30
0 – 1,6
1,26
0 – 0,3
0,57
stopy
0,0085
0,007
-
0,004
3,23
1,05
0,76
0,49
0,403
-
3,52
1,92
0,77
0,049
0,63
-
45 Rentgenové snímky římských mečů
Všechny tři ze zkoumaných mečů z lokality Nydam mají některé části tvrzené.44 Obsah uhlíku se liší, jak ukazuje
obrázek 46. Na obrázku 46 (2) byly úspěšně vytvrzeny dvě části, na obrázku 46 (4) bylo úspěšně vytvrzeno díky
většímu obsahu uhlíku pouze centrální jádro, ke kterému byl přivařen damaskovaný kov. Maximální tvrdost na
obrázku 46 (2) byla dosažena na jednom okraji s obsahem uhlíku 0,43 %, která dosahovala 700 HV, což by se
očekávalo například od ocelí v dnešní době.
Některé meče nesou na rukojeti vyražené nápisy, které se blíže podobají hrnčířským značkám na nádobách ze
Samian.48 Tyto nápisy obsahují CICOLLUS, RISSA-CUMA a RICCIM(ANU) s dnešním významem “vyrobil
Ricci”. Ostatní meče mají neželeznou inkrustovanou podobu.46, 47 Samozřejmě je jí více na meči, než na jeho
čepeli. Ta musí být spojena s rukojetí, jež v době římské vykazuje méně ozdob než v pozdějším období
stěhování národů a ve středověku. Nicméně, pochva často obsahovala železné pláty zdobené typem neželezné
inkrustace, nalezené na některých čepelích.49
46 Části damaskovaných mečů doby římské
DALŠÍ NÁSTROJE A PŘEDMĚTY
Typové zastoupení železných nástrojů rozšířených v římském světě bylo obrovské. Skupina asyrských nástrojů
nalezených v Thébách dává představu vysokých standardů, kterých bylo dosaženo v předřímském období. 50 Není
proto překvapující zjištění, že římský svět znal všechny typy ručních nástrojů, které existují v dnešní době,
možná s výjimkou šroubů.51 Můžeme zde najít například hoblíky52, stejné jako jsou dostupné v dnešních
železářstvích, lžícovité vrtáky (ale ne spirálovité vrtáky) a velmi složité zámky.52 Nicméně zatímco by bylo
možné očekávat, že dnešní nůžky budou vyrobeny z tvrzené oceli, římská obdoba neboli nůžky nevypadají, že
by byly vyrobeny z uhlíkové oceli ani povrchově nauhličeny. 41
Římský limit se táhl od dolního Rýna do delty Dunaje a existuje malé podezření, že kmeny na sever od limitu
byly v úzkém kontaktu s římským světem. Buď s Římany obchodovaly, dodávaly železné lupy a další
polotovary ke zpracování v římských vojenských dílnách, nebo ukořisťovaly římské materiály. Příkladem tohoto
“obchodu” jsou hromady římských mincí a meč s vyrytým nápisem, oboje z jihovýchodního Polska; další meč je
téměř identický v inkrustaci a konstrukci s tím ze South Shields v Británii. 47 Jeden z dobrých zdrojů železné rudy
byl nedaleko Rudki ve Svatokřižských horách v Polsku a není pochyb o tom, že v této oblasti byla výroba železa
v době římské velmi aktivní. Mnohé z nástrojů nalezených na polských lokalitách byly metalograficky
analyzovány a stejně jako římské materiály z jiných lokalit vykazují různorodou technologii. V haldách
nalezených nedaleko Krakova53 bylo 6 z 23 nožů a dlát vytvrzeno kalením, aby poskytly tvrdost mezi 433 a 724
HV. Na druhou stranu, soubor nalezený ve Slezsku 54 nevykazuje žádnou známku kalení. To vede k podpoření
důkazů v rámci římského světa a ukazuje pokračující existenci tradice rané doby železné se zvyšujícím se
počtem kovářů schopných nauhličování a vytvrzování železa pro získání předmětů vysoké kvality. Římské ostří
předmětů s kvalitou slabého průměru mohou mít co dočinění s nízkým statusem kováře.
O lokalitách za římskými hranicemi víme mnoho o severní Evropě a východu, ale velmi málo o dalších
oblastech. Není pochyb o tom, že se doba železná v Číně vyvíjela plynule. 55 Velké litinové sochy vážící přes 25
kg byly vyráběny od 6. stol. n. l. Na indickém subkontinentu musela metalurgie železa dosáhnout stejného
stupně vývoje jako v Evropě. Což poskytuje příklady výroby velkých litinových sloupů a nosníků, jako například
sloup v Dillí56,57 (viz obrázek 47), v Dhar58 a nosníky chrámů v Konarak58,59 (viz obrázek 39). Používané
techniky byly zcela shodné jako ty, používané ve východní Evropě, proto můžeme navzdory nedostatku důkazů
v oblasti mezi těmito územími předpokládat, že se v této době jednalo o široce rozšířený proces. Nicméně tento
nedostatek může být zapříčiněn znovuzpracováním staršího materiálu ve středověku. Víme, že železné skoby z
94
Persepole v Íránu a z dalších budov na tomto území byly vyjmuty za účelem opětovného zpracování. Mědí
plátovaná socha známá jako Rhodský kolos, který byl postaven v letech 292 – 280 př. n. l. a který měl
nepochybně železnou kostru se zhroutil v roce 224 př. n. l., byl rozbit a přetaven v roce 672 n. l. V Súdánu byla
egyptsky orientovaná Meroitická civilizace přemožena kolem roku 400 n. l. Aksumským královstvím, což je
poslední doklad zpracování železa římského typu v Africe. 11 Jak východní, tak západní Afrika pokračovala se
základními tradicemi rané doby železné až do dnešní doby.
47 Litinový sloup v Dillí, Indie, 7.2 m vysoký, datovaný kolem roku 300 n. l.
Tabulka 39 Analýzy a detail železných sloupů, nosníků a dalších předmětů z Indie, Ceylonu a
Afghánistánu (podle Hadfield57 a Graves59)
Předmět
klín
sloup
sloup
dláto
hřeb
zahradnický nůž
2 nosníky
litina
Provenience
Indie
Dillí
Dhar
Ceylon
Ceylon
Ceylon
Konarak (Orissa)
Afghánistán
Datace
125 př. n. l.
300 n. l.
5. stol. n. l.
5. stol n. l.
Středověk
13. stol n. l.
10. – 13. stol n.l.
Délka, m
7.2
12.5
10.6, 7.7
-
Složení, %
C
0.08
0.02
stopy
stopy
stopy
0.11
4.25
Váha, kg
P
0.70
0.11
0.28
0.28
0.32
0.34
0.02
0.11
S
0.02
0.006
0.033
0
0.02
0.02
stopy
Mn
0.008
0
0
0
stopy
stopy
stopy
0.02
6000
7000
2900
4300
Neželezné kovy
SLITINY MĚDI
Velkou inovací na tomto poli bylo zavedení mosazi ve velkém měřítku, především pro ražbu mincí. Nepochybně
se relativní nedostatek cínu pro bronz projevoval v podobě vysoké ceny a možnost použití mosazi spíše než
bronzu byla snadno přijata. Pro počáteční využití byly vyráběny pravé mosazi, jinými slovy slitina mědi, v nichž
jediným záměrně přidaným prvkem bylo 20 – 30 % Zn. Ale zdá se, že tyto slitiny byly vyhrazeny pro
mincovnictví. Pro obecné použití byly upřednostňovány slitiny mědi, bronzu nebo ternární slitiny Cu-Zn-Sn,
nyní známé jako dělovina. To mohlo být proto, že tyto slitiny byly lépe slévatelné a odlévání bylo kromě
mincovnictví používáno běžněji.
Mosaz byla vyráběna přidáním “kalamínu” (ZnCO3) do mědi v tyglíku za redukčních podmínek.60 V tomto
procesu došlo k částečné redukci zinku dřevěným uhlím předtím, než se roztavila měď. Výpary zinku vstoupily
do mědi a snížily bod tání slitiny, takže se část vsázky postupně roztavila při teplotě okolo 900°C. Rudy zinku
pocházely z Mendips v Británii, z Arden v Belgii a nepochybně z mnoha dalších ložisek na východě.
Těžba olovnato-zinečnatých rud v Rádžasthánu v Indii sahá ještě před římské období. 61 Víme, že vertikální
destilační pece pro zinek byly používány ve středověku (kapitola 6) a tento proces mohl být užíván i dříve. Ale
dnes se spíše zdá, že byl používán západní proces cementace oxidy zinku, vytvořené pražením směsi zinku
(ZnS) přidávaného do mědi.
Může se zdát, že jak byl jednou objeven kalamínový proces výroby mosazi a v jeho použití byly získány
zkušenosti – což musel být případ římského období – vedla tato slitina k vytlačení bronzu z jeho role
nejdůležitějšího neželezného kovu. Nicméně, toto nebyl ten případ, protože zatímco mosaz byla užívána v
mincovnictví “brasses” jak jejich jméno správně naznačuje, zjišťujeme, že v Británii průměrný obsah zinku
odlévaných slitin byl pouze 2.7 % s 13.3 % Sn a 7.1 % Pb 7 a tudíž byly tvořeny dělovinou. Situace byla částečně
odlišná v případě tvářených slitin, které v průměru obsahovaly 6.1% Zn a 5.7% Sn, obsah olova byl nižší nebo
zcela chyběl.62 Stejná neochota používat pravou mosaz existovala všude. 63 Ve skutečnosti ve vzorku slitin mědi
použitých pro sochy v římské Itálii64 byl maximální obsah zinku pouze 0.14 % a kohoutek z Pompejí byl bez
zinku. Pokud si prohlédneme seznam materiálů z římských lázní,65 najdeme upřednostnění ternárních slitin mědi,
cínu a zinku, s obsahem zinku pohybujícím se od 1 do 9%.
V rané době římské by se mohlo zdát, že průměrný obsah zinku v mědi u základních předmětů byl trochu
odlišný od obsahu v rané době železné. Zavedení mosazi jako mincovního kovu začíná kolem roku 45 př. n. l. 66 a
zdá se, že mosazné mince měly vyšší hodnotu než ty bronzové. Ať byly důvody k výrobě mosazných mincí
95
jakékoliv, obsah mosazi postupně klesá až do roku 162 n. l., 67 kdy je slitina spíše dělovinou s 7.87 % Zn a 2.42
% Sn.
Můžeme se proto domnívat, že velký podíl zinku v pozdější dělovině mohl vzniknout z mosazi používané v
raných ražbách. Je jasné, že ať byl důvod jakýkoliv, nebyla obyčejná mosaz v době římské obecně
upřednostňována, přesto metoda její výroby byla alespoň v některých částech říše dobře poznána.
Z rané doby železné nebo doby římské máme velmi málo informací o výrobě mosazi nebo děloviny. Je možné,
že kalamín byl přidáván za redukčních podmínek do taveniny bronzu nebo mědi, což by bylo rozpoznáno
jednoznačným přírůstkem ve váze. Z Británie máme několik uzavřených kelímků, které mohly být k tomu účelu
použity60 a jeden rytý plát standardní mosazi z Colchesteru.68 Mnohé kelímky tohoto typu mohly být zahřívány v
jednoduché dřevem vytápěné odrážecí peci podobné té, nalezené u May v Wilderspool. 69
Plankonvexní měděné ingoty datovatelné do doby římské byly nalezeny na mnoha lokalitách v západní Evropě. 70
Jsou nacházeny především v severním Walesu71 a napříč Británií72 až do jižní Francie. Mnohé z pozdějších
ingotů pocházejí z vraků lodí u pobřeží.73 Tyto jsou mnohem větší než ty z pozdní doby bronzové, většinou v
rozmezí 10 – 100 kg a jak ukazuje obrázek 48, jejich průměr je řádově 25 cm. Některé jsou ryté po hraně ingotu.
Složení britských a některých francouzských ingotů je ukázáno v tabulce 40.
Poblíž Port Vendres na francouzsko-španělské hranici byly nalezeny dvě depoty měscovitých cínových ingotů,
téměř jistě pocházejících z Galicijských dolů.74 Mají různorodou formu a váhu každý kolem 11 kg. Další nálezy
souborů z pobřeží Sardinie nedaleko Cap Bellavista 75 mají podobný tvar a není zcela jisté, že se jedná o formu
společnou pro celou dobu římskou. Zřejmě byl jejich tvar vhodný pro transport.
ŘÍMSKÉ MINCOVNICTVÍ: SLITINY A TECHNIKY
V této době, stejně jako ve starších obdobích bylo mincovnictví jedním z hlavních využití pro neželezné kovy.
Široce rozšířený obchod v římském světě vyžadoval stále rostoucí množství ražeb, což vyžadovalo vybudování
řady velmi známých mincoven. Po pádu římské říše tyto ražby pokračovaly v oběhu po další stovky let nebo
dokud nebyly nahrazeny místními ražbami.
48 Měděný ingot ze severního Walesu, váha = 19 kg (podle Bonn 115)
Římská ražba vysoké hodnoty, jako například římský denár, byla vyrobena ze stříbra a v období římské
republiky (přibližně 15 př. n. l.) obsahovala až 94% Ag. Což bylo v období císařství sníženo na 80 % a od roku
220 n. l. až na 44 %, následující vzor athénských tetradrachem (viz tabulka 40). Antoniniány ze 3. stol. n. l.
obsahovaly 46 – 60% Ag, zatímco follis ze 4. stol. obsahovaly pouhých 1,76 % Ag, přičemž toto množství
nebylo žádnou náhodou.76 Existovaly různé oficielní způsoby zvýšení obsahu stříbra na povrchu mincí, s nižším
obsahem stříbra. Jedním způsobem byla oxidace (zahřívání na vzduchu) a rozpuštění oxidované mědi
kyselinami, zanechávající lesklý stříbrný povrch. Pravděpodobně to byl důvod pro použití u natolik malého
množství, jakým je 1,76 % Ag. Jiným způsobem bylo pokovování ponořením do roztaveném stříbra, 77 nebo
pokrývání stříbrným plátkem.78
Již jsme zmínili použití mosazi pro římské mincovnictví. Které je možné, jak s zdá, datovat přibližně od roku 45
n. l., kdy vidíme zavedení pravé prvotřídní mosazi obsahující až 27.60 % Zn. V roce 79 n. l. byl obsah zinku
snížen na 15.9 % a v roce 161 n. l. na 7.87 %. Rádi bychom věděli vice o důvodech tohoto mimořádného
poklesu a zároveň není zcela jisté, zdali byl kov vyráběn kalamínovým procesem a ne přidáním kovového zinku.
Bronzy s nízkým obsahem cínu byly používány v ptolemaiovském Egyptě (169 př. n. l.) a jejich používání
pokračovalo často s nízkým obsahem stříbra až do 4. stol. n. l. Po dlouhou dobu byla také používána znečištěná
měď (1 % Zn – 1 % Sn), která se podobá složení soudobých britských mincí nízké hodnoty. Bronzová ražba 4.
století se skládala téměř výhradně z olovnato-stříbrných cínových bronzů. Obsah olova vedl ke zvýšení velikosti
mince. Před ražbou byly střížky homogenizovány, aby došlo k rozpuštění křehké delta fáze (bohaté na cín). Větší
mince byly raženy ze tepla, v některých případech z litých střížků, v jiných z dříve zpracovaných nebo před
tvarovaných střížků.79
Většina ražeb prošla devalvací a revalvací. Devalvace je pro mincíře jednoduchý proces, jediné co musí udělat je
přidat více základního kovu, ale revalvace vyžadovala proces odstranění základního kovu, ledaže by byly
dostupné adekvátní zásoby nového drahého kovu. V Británii, jak v Silchester, tak Hengistbury, 66 vynášely zisk
96
kupelační pece, které jak se zdá, byly používány k získávání drahého kovu ze znehodnocených mincí. Žádná z
těchto lokalit nebyla oficiální mincovnou a je možné, že proces byl využíván nelegálně. Oblé předměty z centra
Silchesteru obsahují 2.98 % Ag, 78.13 % Cu a 16.14 % Pb a představují typické mincovní slitiny z období 250 –
275 n. l. O procesu kupelace je pojednáváno v další části.
Mincovnictví vyžaduje použití raznic a v době římské byly vyrobeny z cínového bronzu, obsahujícího 15 % Sn,
nebo ze železa, ale je pravděpodobnější, že velká většina raznic byla bronzových. Užití techniky ražby za tepla
by dodala odpovídající životnost bronzovým raznicím za předpokladu, že tento bronzový nástroj by se sám
nepřehřál.81 Odhaduje se, že spodní raznice (pile) zvládla 16 000 ražeb, zatímco vrchní (rubová) by jich zvládla
kolem 8 000. Byla nalezena alespoň jedna raznice nebo trussel v Trevíru,82 u které byla úderová plocha ocelová.
Rukojeť obsahovala kolem 0,038 % C, ale pracovní plocha obsahovala 1,03 % C, což poukazuje na její
nauhličení. Vzor byl vyryt do měkkého železa a následně byl povrch nauhličen a vytvrzen kalením. Toto ukazuje
velmi pozoruhodnou úroveň technologie.
Tabulka 40 Slitiny ražeb z doby římské (podle Gowland, 66 Caley,67 a Cope76, 79)
150 př. n. l.
Složení, %
Au
Ag
0.53
94.34
Cu
4.40
Sn
0.23
Zn
-
Pb
0.39
1. stol. př. n. l.
024
40.45
1.74
0.11
1.36
ptolemaiovská měděná
mince, Egypt
169 - 146 př. n. l.
-
65.11
5.12
0.10
28.78
mosaz
mosaz
mosaz
As
Antoninián
denár
Antoninián
Folles; Carthage
Folles; Londýn
Folles; Londýn
45 př. n. l.
79 n. l.
161 – 162 n. l.
14- 37 n. l.
238 - 244 n. l.
244 - 249 n. l.
254 - 255 n. l.
307 n. l.
310 n. l.
318 n. l.
71.10
81.13
88.96
99.65
40.65
98.36
80.79
81.25
86.78
87.89
2.43
0.01
0.10
1.03
2.52
5.45
5.54
4.33
27.60
15.90
7.87
stopy
0.03
0.01
0
0.01
0.18
stopy
0.22
0.51
0.70
11.90
6.01
5.57
Typ
Datace
římský denár
ptolemaiovská
tetradrachma, Egypt
0.13
52.51
58.90
16.25
1.20
1.76
2.11
O technikách užívaných k přípravě střížků víme velice málo, ale je možné, že lité střížky byly vyráběny spíše v
sériových formách, které například užívaly padělatelé v době římské v Británii, 83 a legitimní mincíři v některých
dalších zemích.84 Vzor byl na střížek vyražen a ne odlit ve formě, jako u padělaných mincí. Některé pozdní
mince byly nejspíše vyrobeny odstřižením z kruhové tyče. Zdá se, že nejsou žádné doklady pro použití
“vysekávání”, jinými slovy vyražení kruhu z kovového plechu postupem, který by bylo velice obtížné provést v
takto rané době. Více pravděpodobné je, že střížky byly vystřiženy nůžkami, jako v pozdější době nebo odlity v
“řetězově” s úzkými “kanálky” mezi nimi.
Vzájemné spojení vrchní a spodní raznice mohlo být vytvořeno jejich upevněním v rámu s panty nebo vložením
dvou raznic do čtvercového lůžka. Jednodušší postupy jsou také možné. Za účelem vzájemného promítnutí
trussel a pile mohly být vytvořeny vnější referenční značky, nebo mohly být navrženy čepy, ale ani jedna z
těchto metod by neumožnila přesné dvojité vyražení ostré ražby.
OLOVO A STŘÍBRO
Výroba olova v Řecku byla do značné míry spojena s výrobou stříbra. Doly v Laurion byly v provozu od velmi
raných dob, snad již od dob Mykénské civilizace. Použití olova v době římské značně vzrostlo. Za účelem
udržení vyššího standartu římské civilizace napříč velkou částí Evropy byla zpřístupněna nová ložiska olova,
jakmile bylo dokončeno dobývání nového území. V Británii v Mendip, byly v roce 49 n. l. uvedeny do provozu
doly na olovo, pouze šest let po jeho dobytí a ložiska olova s nízkým obsahem stříbra ve Flintshire byly
zprovozněny na konci 1. stol. n. l., zatímco ložiska prakticky bez stříbra v Derbyshire byly uvedeny do provozu
v letech 117 - 138 n. l. Toto olovo nezásobovalo pouze místní poptávku, ale alespoň určité množství olova bylo
posláno přes Francii na cestu do Říma.85
97
Podobné aktivity byly vytvářeny ve Španělsku. Olověné housky s nápisy byly nalezeny v Orihuela nedaleko
Cartagena85 a na dalších nalezištích.86, 87 Ložiska rudy v Rio Tinto byla v této době těžena pro stříbro, stejně jako
pro měď.88
Průzkum suti v Rio Tinto poskytuje příklady strusky, která je podobná té z Walesu a vykazuje nízký obsah olova
a stříbra, ale zdá se, že byla spojena se znovuzískáním stříbra. 89 Máme pouze málo dokladů o soudobých
užívaných procesech, ale je možné, že byly stejné jako v Laurion (viz kapitola 5). V tomto případě bylo olovo
dodáno odjinud, pokud ho bylo třeba k roztavení stříbra z jarositických rud (viz BR, Tite a PTC).
Máme další doklady produkce olova, jako jsou olověné strusky, míšeň a klejt (viz tabulka 41) a pozůstatky
redukčních nebo tavících pecí nedaleko Kolína nad Rýnem.89, 90, 91 Nicméně je zřejmé, že využívání olovnatých
minerálů bylo v tomto období mnohem intenzivnější, než naznačují známé pozůstatky.
V Rio Tinto bylo stříbro hlavním produktem v období římské republiky. Řím za císařství pokračoval v této
tradici, ale stále více využíval měděné rudy.89 Je pravděpodobné, že jarositické stříbrné rudy byly v této době
vyčerpány a byly více využívány olovnato-stříbrné rudy z Británie a Walesu.
Množství plankonvexních olověných ingotů běžného obdélníkového tvaru bylo nalezeno na pobřeží Británie
nedaleko Ploumanach.92 Celková váha byla v řádu 22 tun. Obdélníkové ingoty s částí ve tvaru komolého kužele
měly na stranách vyryto CIV BR a ICENI, což dokazuje Britský původ. Nápisy jsou primitivnější než ty, které
byly obvyklé od prvního do počátku druhého století a domníváme se, že jsou datovány od druhého do čtvrtého
století. Nápisy byly napsány na boční strany a ne na spodní stranu (jako odlitek), a zdá se, že na vnitřní povrch
formy byly vyškrábány prstem. Zatímco písmena BR mohou být vykládána jako BRIGANTES, jsou proto
spojována s výrobou olova v oblastech Derbyshire a severní Yorkshire. Slovo ICENI je trochu překvapením,
protože u tohoto kmene se nepředpokládalo, že by působil severněji, než v oblastech výroby olova na východním
pobřeží. Toto snad ukazuje na novou roli mocných ICENI, jakožto prostředníka. Je třeba poznamenat, že v 16.
stol. n. l. bylo určité množství olova z Derbyshire vyvezeno přes přístavy jižně od Humber. 93
REDUKČNÍ PECE A ZNOVUZÍSKÁNÍ STŘÍBRA
Redukční technické zařízení byly nalezeny v Horath90 v Porýní a v Pentre Ffwrndan ve Flintshire94, 95 v severním
Walesu. Jsou fragmentární a neposkytují dostatek podrobných informací, aby nám umožnili rekonstruovat
soudobé užívané pece. Avšak z římských a středověkých záznamů a podle strusek nalezených na římských
lokalitách víme, že proces byl primitivní, a že byly používány šachtové pece s nuceným přívodem vzduchu, které
byly přibližně metr vysoké. Strabón96 (63 př. n. l. – 25 n. l.) říká, že měly “vysoké komíny” a proto se zdá, že to
byly pece s vysokými šachtami. S tímto typem pece je znovuzískání olova špatné a velká část je ztracena výpary
a struskou, ale má to výhodu, že většina stříbra z rudy je znovuzískána ve vyrobeném olovu. Na nejlépe
organizovaných lokalitách mohlo olovo téci do forem z vysušené hlíny, na jejichž dně byl vytlačen nápis, který
byl obtisknut na vyrobených houskách (viz obrázek 49). Je známo, že tyto formy byly natolik odolné, že
dokázaly odlít i několik housek, přesto nebyla prozatím žádná nalezena. Je pravděpodobné, že pokud bylo olovo
určeno ke znovuzískání stříbra kupelací, byly nejdříve vyrobeny jednodušší podoby ingotů a pouze v poslední
fázi procesu byla vyrobena houska s nápisem.
Tabulka 41 Příklady římských olověných a stříbrných strusek a klejtu
%
Olověná pyrometalurgická struska
Stříbrná
struska
Rio Tinto (Španělsko)
PbO
SiO2
CaO
FeO
Al2O3
K 2O
BaO
Ag
Zn
CuO
P. Ffwrdan
Wales
32.3
58.2
8.0
0.8
4 ppm
-
Laurion
Řecko
10.7
33.8
13.8
15.2
3.9
0.06
5.4
-
Scarcliffe
Británie
0.43
28.16
17.56
3.01
14.46
2.07
26.10
-
1.50
26.20
58.5
0.00632
-
Míšeň
Pb 2.43
0.35
0.50
Fe 66.27
111 ppm
Cu 1.32
Klejt
Nordefel
Německo
77.34
0.58
4.71
98
CO2
As
Sb
S
Au
18.75
6.57
2.78
8.5 ppm
přítomný
-
49 Typické olovněné housky doby římské (podle Gowland98)
a nedaleko Westbury, Shropshire; b Hints Common, Staffordshire; c Near Orihuela, Valencie, Španělsko
Zdá se, že v době římské bylo znovuzískání stříbra z olova ekonomicky výhodné pouze pokud přesáhlo kolem
0,01 % nebo 100 g/t. To by znamenalo roztavení vyredukovaného olova v mělkých výhních v prostředí kostním
popelu, jejichž příklady byly nalezeny v Británii v Hengistbury Head 97, 80 a Silchester.98 Olovo bylo zahřáto na 1
000˚C a proudem vzduchu z měchů nasměrovaných nad povrch roztaveného olova zoxidovalo na klejt (PbO).
Většina klejtu byla stírána, přičemž mnoho ho bylo nalezeno na římské lokalitě v Mendips, 99 ale určité množství
ho bylo absorbováno kostním popelem v kupelkách, po čemž zůstal knoflík, obsahující stříbro a všechno zlato
obsažené v rudě.
Stříbro bylo extrahováno pouze pokud se jeho znovuzískání zdálo ekonomickým a je zřejmé, že olovo bylo
vyráběno kvůli sobě samému a ne pouze jako vedlejší produkt výroby stříbra jako v klasickém období Řecka v
Laurion. Mnoho olova se použilo pro sanitární strojírenské vybavení, jakým jsou potrubí 100 101 a nádrže.102 Ale
určitá část olova se použila na sochy, cínové nádobí103 a na kotvy, které pokud nebyly ze železa, byly hotoveny z
kombinace dřeva a olova.
PRODUKTY ŘÍMSKÉHO OLOVĚNO-STŘÍBRNÉHO PRŮMYSLU
Nádrže byly stejně jako potrubí vyrobeny z litých plátů. K jejich výrobě bylo olovo odlito do mělkého písku
nebo vysušených hlinitopísčitých forem s různorodou podobou reliéfní výzdoby. Takto vytvořené pláty byly
řezány, ohýbány a na okrajích svařovány pro vytvoření dočasné formy a následným prouděním čistého olova
nebo slitin olova přehřátého natolik, aby se okraje plátů roztavily a spojily. Některé slabé pláty byly spájeny, což
ale bylo vzácné. Pláty rakve byly obvykle ponechávány v rozích nesvařené.
Potrubí bylo vyrobeno z dlouhých úzkých olověných plátů, ohnutých do tvaru trubky a svařených podél horní
hrany pomocí dočasných tvarovaných pásků. Délka trubky často měřila 7 nebo více metrů a ty byly podle
potřeby spojovány procesem vložení jednoho konce do druhého a utěsněním tvarovaného"boxu" z litého olova.
Tyto spoje byly vyrobeny dostatečně kvalitní, aby vydržely značný tlak a mohly být vyztuženy “betonem”,
nalitým kolem nich.
Kov použitý pro cínové stolní nádobí obsahoval 50 % Pb, zbytek tvořil cín. Jednalo se samozřejmě o kov
stolního nádobí chudších lidí. Ti, kteří si to mohli dovolit, používali stříbro, jak je známo z nálezů z Pompejí a
dalších významných lokalit. Cín byl odléván do kamenných forem, což ukazuje j jejich hromadné výrobě,
zatímco předměty ze stříbrných plechů byly tepány jednotlivě z plátů. To bylo spojeno buď olovo-cínovou
pájkou nebo svářením v tuhém stavu, které by v případě stříbra zahrnovalo kování za tepla. Příklady pozdějších
technologií mohou být zkoumány na nádobách z Traprain Law ve Skotsku.
Odkazy
1 O. DAVES: „Roman mines in Europe“, 1935, Oxford, Oxford University Press.
2 B. ROTHENBERG: „Timna; valley of the biblical copper mines“, 1972, London, Thames and Hudson.
3 H. R. SCHUBERT: „History of the British iron and steel industry“, 1957, London, Routledge and Keegan
Paul.
4 H. F. CLEERE and D. W. CROSSLEY: „The Iron Industry of the Weald“, Leicester, 1985.
5 D. E. BICK: „Early iron ore production from the Forest of Dean and district“, JHMS, 1990, 24, (1).
6 R. PLEINER: BRGK, 1964, No.45, 11.
7 R. F. TYLECOTE: The Prehistory of Metallurgy in the British Isles“, Inst. Metals, London, 1986.
99
8 C. OOMERGUE,A. REBISCOUL and F. TOLLON: „Les fours antiques dur fer dans la Montagne Noire
(Aude)“, In: Mineset Fonderiesantiquesde Ia Gaulle, (ed. C. Domergue), CNRS, Paris, 1982,215-236.
9 A. BOUTHIER: „Donnees nouvelles sur !“utilisation du mineral de fer dans le Nord-Ouest de Ia Nievre a l“
epoque Gallo-Romaine“, In: Mines et Fonderies antique de Ia Gaulle, (ed C. Domergue), CNRS, Paris, 1982,
137-156.
10 G. SIMPSON: Ann. Report of the Brathay Exploration Group, 1964, 25.
11 R. F. TYLECOTE: „Iron making at Meroe, Sudan“, Meroitica,6,Meroitic Studies, (ed.N. B. Millet eta/.),
Berlin, 1982, 29-42.
12 A. H. M. JONES: „The Later Roman Empire“, 1964, Oxford, Oxford University Press.
13 N. S. ANGUS et al.: J. Iron Steellnst., 1962, 200, 956.
14 HUA JUEMING and LI JINGHUA: „Preliminary re- searches on iron smelting in Henan during the Han
Dynasty“, Koagu Xuebo, 1978, 1, 1-23.
15 J. NEEDHAM: „The development of iron and steel technology in China“, Newcomen Society, 1956, Plate
15, Fig. 25.
16 0. VOSS: Osobní komunikace.
17 J. H. MONEY: JHMS, 1974, 8, (1), 1.
18 W. WEGEWITZ: Nachr. Niedersachsens U rgeschichte, Special Report no.26, 1957, 3.
19 0. VOSS: Kuml, 1962, 7.
20 R. THOMSEN: ibid., 1963, 60.
21 M. U. JONES: Ant. J., 1968, 48, 210.
22 Nestratifikovaný struskový blok v museu v Norwich, Norfolk.
23 K. BIELENIN: PZ, 1964, 42, 77.
24 K. BIELENIN:Starozytne Gornictwo i Hiitnictwo Zelaza w Gorach Swietokxrzyskich, Warsaw-Krakow,
1974.
25 M. RADWAN and K. BIELENIN: RHS, 1962-3, 3, 163.
26 K. BIELENIN: „Einige Bemerkungen uber das altertumliche Eisenhuttenwesen im Burgenland“, Wiss. arbeit
Bgld (Eisenstadt), 1977, 59, 49-62.
27 D. JACKSON and R. F. TYLECOTE: „Two new Romano- British ironworking sites in Northamptonshire“,
Britannia, 1988, 19, 275-298.
28 R. F. TYLECOTE and E. OWLES: NA, 1960, 32, 142.
29 J. MONOT: RHS, 1964,5, (4), 273.
30 HELEN CLARKE (ed.), „Iron and Man in Prehistoric Sweden“, Stockholm, 1979.
31 SIR H. BELL: J. Iron Steel lnst., 1912, 85, 118.
32 J. H. WRIGHT: Bull. HMG, 1972, 67, 24.
33 L.JACOBI:Das Romerkaste U Saalburg, 1897, Hamburg v. d. Hohe.
34 G. CALBIANI: Mettal, 1939, 359.
35 G. C. SPECIALE: Mariner“s Mirror, 1931, 17, 304.
36 K.KENYON: Arch. J., 1953, 110, 1.
37 R. F. TYLECOTE: TWS, 1961, 37, 56.
38 L. LINDENSCHMIT: RGZM, Mainz, 1911, 5, 256.
39 G. BECKER and W. DICK: Arch. Eisenh., 1965, 36, 537.
100
40 A. KRUPKOWSKI and T. REYMAN: Sprawozdania Panstwowego Musea Arch., Warsaw, 1953, 5, 48.
41 R. F. TYLECOTE and B. J. J. GILMOUR: „The metallurgy of early ferrous edge tools and edged weapons“,
BAR Brit. Ser., No. 155, Oxford, 1986.
42 J. GOULD: Trans. Lichfield and S. Staffs. Arch. Soc., 196- 4, 5, 1.
43 C.E.PEARSONandJ.A.SMYTHE:PUDPS, 1938, 9, 141.
44 E. SCHURMANN and H. SCHROER: Arch. Eisenh, 1959, 30, 127.
45 E. SCHURMANN: ibid, 1959, 30, 121.
46 A.M. ROSENQVIST: „Pattern welded swords from the Roman period with figured inlays“, 1967-8, Oslo,
1971, Universitets Oldsaksamlungs Arbok.
47 J. PIASKOWSKl: Z.otchlaniwiekow, 1965, 31,(Zesz.l), 36.
48 C. BOHNE: Arch. Eisenh., 1963, 34, 227.
49 K. J. BARTON: Discovery, 1960, 21, 252.
50 A. R. WILLIAMS and K. R. MAXWELL-HYSLOP: „Ancient steel from Egypt“, f. Arch. Sci. 1976, 3, 283305.
51 W. H. MANNING: „Catalogue of the Romano-British iron tools, fittings and weapons in the British
Museum“, BM Publ., 1985.
52 G. BOON: „Roman Silchester“, 1957, London.
53 SIR J. EVANS: Arch., 1894, 54, 139.
54 J. PIASKOWSKI: Materialy Starczytne, 1965,10, 169.
55 J. PIASKOWSKI: Przeglad Arch., 1962, 15, 134.
56 J. NEEDHAM: „The development of iron and steel technology in China“, 1958, London, Newcomen Society.
57 SIR R. HADFIELD: J. Iron Steellnst., 1912,85, 134 (see also, S. V. BRITTON: Nature, 1934, 134, 239, 277).
58 W. E. BARDGETI and J. F. ST ANNERS: ibid, 1963, 201, 3.
59 H. G. GRAVES: J. Iron Steel/nst., 1912, 85, 187.
60 J. BAYLEY: „Non-metallicevidenceformetal working“. In: Archaeometry, Proc. 25th Int. Symp. (ed. Y.
Maniatis), Athens, 1986, Amsterdam, 1989,291-303.
61 L. WILLIES: „Early metal mining in India“, In: „Aspects of ancient mining and metallurgy“, (ed. J. Ellis
Jones), Bangor, 1986, 129-135.
62 J. A. SMYTHE: PUDPS, 1938, 9, 382.
63 M. PICON et al.: Gallia, 1967, 25, 153.
64 M. LORIA: Actes XI Congres Int. Hist. Sci., 261, 1965, Krakow and Warsaw.
65 A. MUTZ and L. BERGER: Studien zu unserer Fachgeschichte“, 1959, Baden, A. G. Oederlin & Cie
66 W. GOWLAND: Arch., 1899, 56, 267.
67 E. R. CALEY:“A nalysis of ancient metals“, 1964, Oxford, Pergamon Press.
68 J. MUSTY: A brass sheet of 1st Cent. AD date from Colchester, Ant. J. 1975, 55(2), 400-410.
69 T. MA Y:Ironand Coal Trades Review, 1905, 71,427, etseq.
70 F. LAUBENHEIMER-LEENHARDT: „Recherches sur les !ingots de cuivre et de plomb d“ epoque Romaine
dans les regions de Languedoc-Rousillon et de Provence et Corse“, Rev. Arch. Narbon, Suppl. 3, 1973.
71 G. C. WHITIICK and J. A. SMYTHE: „An examination of Roman copper from Wigtownshire and N.
Wales“, PUDPS, 1937, 9(2), 99-104.
101
72 P. ANDRE: „A copper ingot from Brittany“, Bull. Board of Celtic Studies, 1976, 27(1), 148-153.
73 LUC LONG: „L“ epave antique Bagaud 2“, In: VI Congr. Int. Arch. Submarina, Cartagena, 1982, 93-98.
74 D. COLLIS, C. OOMERGU, F. LAUBENHEIMER and B. LIOU: „Les lingotsd“etainde l“epavePort
Vendresll“,Gallia, 1975, 33(1), 61-94.
75 R. D. PENHALLURICK: „Tin in Antiquity“, Inst. Met., London, 1986, 108.
76 L. H. COPE: Num. Chron., 1968, 8, 115.
77 ST. G. WILLMOTT: J. Inst. Metals, 1934, 55, 291.
78 E. KALSCH and U. ZWICKER: Mikrochim. Acta., 1968, Suppl.3, 210.
79 L. H. COPE and H. N. BILLINGHAM: Bull HMG, 1968, 2, 51.
80 B. W. CUNLIFFE (appendix by J. P. NORTHOVER): „Hengistbury Head, Dorset, Vol. I, the prehistoric and
Roman settlement (3500 sc-AD 500)“, OUCP Monog. No. 11, Oxford, 1987.
81 D. G. SELLWOOD: Num. Chron., 1963, 3, 217.
82 G. BECKER and W. DICK: Arch. Eisenh, 1967, 38, 351.
83 G. C. BOON and R. A. RAHTZ: Arch J., 1966, 122, 13.
84 F. C. THOMPSON: Nature, 1948, 162, 266.
85 M. BESNIER: RA, 1920, 12, 211; 1921, 13, 36; 1923, 14, 98.
86 G. C. WHiillCK: Ur-Schweiz, 1965, 29, 17.
87 H. D. H. ELKINGTON: „The development of the mines of lead in the Iberian Penninsula and Britain under
the Roman Empire until the end of the 2nd century AD“, thesis, 1968, Durham.
88 L. U. SALKIELD: „A Technical History of the Rio Tinto Mines“, (ed. M. J. Cahalan), Inst. Mining and
Metallurgy, Lon- don, 1987.
89 B. ROTHEBERG and A. BLANCO-FREIJEIRO: „Ancient mining and metallurgy in S.W. Spain“, JAMS,
London, 1981.
90 H. von PETRIKOVITS: Germania, 1956, 34, 99.
91 H. G. BACHMANN: VI Congreso Intemacional de Minera, 15, 1970, Leon.
92 M. L“HOUR: „Un site sous-marin sur la cote d“ l“Armorique; l“epave de Ploumanac“h“, Rev. Arch. de
“Ouest, 1985(2), 1-19.
93 D. KIERNAN: „The Derbyshire Lead Industry in the 16th Century“, Chesterfield, 1989.
94 D. ATKINSON and M. V. TAYLOR: FHS, 1924, 10, 5 (appendix by F. C. THOMPSON)
95 J. A. PETCH: Arch. Cambr., 1936, 91, 74.
96 STRABO: Geography Book III, 2, 8.
97 J.P. BUSH-FOX: „Excavations at Hengistbury Head, Hampshire in 1911-12“,1915, ReptNo.3, Society of
Antiquities, London (appendix by W. GOWLAND).
98 W. GOWLAND: Arch., 1900,57, (1), 113; 1901, 57, (2), 359.
99 F. W. W. ASHWORTH: „Romano-British settlement and metallurgical site at Vespasian Farm, Green Ore,
Somer- set“, Mendip Nature Reserve Committee J., Mar. 1970.
100 W. A. COW AN: J.lnst. Metals, 1928, 39, 59.
101 J. A. SMYTHE: Nature, 1939, 143, 119.
102 M. CHEHAB: Syria, 1935, 16, 51.
103 W. J. WEDLAKE: „Excavations atCamerton, Somerset“, 1958, Camerton
102
104 H. C. LANE: „Field Surveys and excavation of a Romano- British native settlement at Scarcliffe Park, E.
Derbys“, Derwent Arch. Soc. Res., Report. No.1, 1973, (The slag analysis was done at a later date by E. Photos).
105 J. A. SMYTHE: TNS, 1936-7, 37, 197.
106 G. T. BROWN: f. Iron Steel Inst., 1964, 202, 502.
107 H. E. O“NEIL and G. T. BROWN: Bull. HMG, 1966, 1, 30.
108 C. BUCKMAN and R. W. HALL: „Notes on the Roman Villa at Chedworth“, 1959, Cirencester.
109 G. BEHRENS and E. BRENNER: Mainzer Zeit., 1911, 6, 114.
110 A. MAU and F. W. KELSEY: „Pompeii: its life and art“, 1904, London.
111 VCH Salop., Vol.l, 232.
112 W. J. FIELDHOUSE et al.: „A Romano-British industrial settlement near Tiddington, Stratford upon A
von“, 1931, Birmingham.
113 Osobní komunikace mezi C. M. Daniels a J. Wacher: nosník je v současnosti umístěn v muzeu v Leicester.
114 M. U. JONES: Records of Bucks., 1957-8, 16, 198.
115 G. C. BOON: Apulum, 1971, 9, 455.
116 B. NEUMANN: „Die Altester Verfahren der Erzeugen Technischen Eisens“, 1954, Berlin, Akademie
Verlag.
117 R. THOMSEN: Osobní komunikace.
118 R. PLEINER: „Základy Slovanského Železářského Hutnictví v Českých Zemích“, 1958, Praha,
Československá akademie věd.
119 W. GOWLAND: Arch., 1900, 57, 393.
120 G. BECKER: Arch. Eisenh., 1961, 32, (10), 661.
121 T. MAY: „Iron and coal trades review“, 1905, 71, 427, et seq.
103
Kapitola 7
Doba stěhování národů a středověku
K úpadku a rozpadu římské říše přispěla neustálá agrese kmenů doby železné. Nedošlo k jejich úspěchu kvůli
technické převaze Římanů, ale přesto v době římské patrně docházelo k výrazné výměně technologií. Úpadek
nastal v důsledku neustálého tlaku lidí s rozvinutou tradicí doby železné vůči dlouhodobě ustálené a vysoce
civilizované moci.
Není proto překvapivé zjištění, že v období stěhování národu byla po celé západní Evropě poměrně rozšířená
znalost damaskového sváření pro výrobu mečů. Dokladem jsou anglosaské zbraně z Anglie a ze Skandinávie,1
pobaltských států2 a Merovejské říše.3 Používané techniky byly známy z doby římské, která byla popsána
v předešlé kapitole. Tyto techniky byly přeneseny v raných dobách tohoto období, aby se mohly plně rozvinout.
Nože a další nástroje byly často zdobeny inkrustací neželeznými kovy. 4, 5 Velké množství dokladů této
technologie pochází z pohřebišť, kde byly obě pohřbené pohlaví doprovázeny zbraněmi a odznaky
společenského postavení – muži meči a kopími a ženy „tkacími mečíky“, tedy čepelemi z damaskované oceli,
které mohly být používány zároveň ke tkaní útku, ale s velkou pravděpodobností nebyly ničím více, než
ceremoniálními odznaky moci.6
Pokud jde o neželezné kovy, jejich nejběžnější slitinou byl bronz, i když bylo vcelku běžné jeho znečištění
mosazí, kvůli použití odpadového kovu římského původu. Pouze ke konci období, kdy se začaly používat
"církevní mosazi" můžeme spatřit použití pravých mosazí. Oproti tomu se zdají být trojrozměrné podobizny
zhotoveny nejspíše z děloviny, tedy z ternární slitiny mědi, cínu a zinku. Jejich použití bylo nejspíše záměrné,
protože vytvářejí velice vhodné slitiny k odlévání.
Železo
VÝROBA SVÁŘKOVÉ OCELI
V raných fázích období stěhování národů je možné spatřit drobnou změnu ve způsobu výroby železa oproti době
římské nebo dokonce rané době železné. U lidí z doby stěhování národů je to možné očekávat vzhledem k tomu,
že byli v podstatě na úrovni rané doby železné. Nedošlo k žádnému okamžitému zvětšení ve velikosti lup, ale
právě naopak, většina z nalezených lup byla menší než předpokládané osmikilové římské maximum. Některé
irské lupy vážily každá 5.2, 5.2 a 5.4 kg. 7, 8 Historické doklady v Británii naznačují, že v roce 1350 n. l. bylo
dosaženo 14 kg železné lupy a to bez použití vodní síly.9
Je možné, že omezení ve velikosti lupy bylo více ovlivněno problémy s kovářským zpracováním, než samotnou
pyrometalurgickou výrobou. Některé národy, například Švédové 10 a Slované,11 se zaměřily na výrobu štíhlých
sekerovitých „směnných hřiven", které byly dlouhé až 32 cm. Na většině území byly větší lupy překovány na
menší kusy, které měly obvykle tyčovitý tvar. Pece samotné je možné rozdělit do dvou základních typů.
(i) horizontálně rozšířená výhňová pec doby římské s možností odpichu strusky, kdy mnoho příkladů tohoto typu
známe z Británie12 (viz obrázek 41)
(ii) vertikálně rozšířená výhňová pec.
Druhý uvedený typ je zřejmě doložen pecí nalezenou v Bargen Hofweisen 13 nedaleko Schaffhausen (viz obrázek
5Oa). Bohužel se velká část pecí zřejmě nedochovala do původní výšky a s jistotou je těžké určit, jak mohly
dříve vypadat. Zdá se ovšem pravděpodobné, že se jedná o typ raně středověké pece, ze které byla lupa
získávána spíše kychtou než čelem, jako u vyspělé výhňové pece. Tento typ pece se nakonec stal pyrenejskou
Katalánskou výhní a zdá se, že byl až do novověku používán v Severní Anglii.14
Primitivnější etnika z období stěhování národů pokračovaly v používání jednoduchých výhňových pecí, jejichž
dalším typem je například slovanská pec15 nalezená v Želechovicích (viz obrázek 50b). Nejzajímavějším
problémem je ten, týkající se osudu šachtových pecí, nalezených na několika římských lokalitách. Zdá se, že
vysoké štíhlé sasko-jutské šachtové pece se šířily přes Severní moře do východní Anglie a následně vymizely.
Nicméně se předpokládá, že ve střední Evropě přetrvaly, načež se vyvinuly do štýrské vysoké železářské pece
(Stückhofen) a vysoké pece, ale postrádáme bohužel příklady, dokládající kontinuitu tohoto typu. Šachtová pec v
Gyalar v jihovýchodním Maďarsku není bohužel dobře datovaná. 16
104
Další aspekt zájmu v železářství tohoto období spočívá ve využití vodní síly. Mnoho menších výrobních
jednotek se nachází v blízkosti potoků, ale je jasné, že tato voda nebyla využita jako zdroj síly. 12 Prvním
důvodem je ten, že síla potřebná k vytvoření požadovaného proudu vzduchu 300 l/min není nijak velká a
jednodušeji mohla být získána manuálně. Za druhé, tyto jednotky byly patrně založeny na velmi malých zdrojích
financí a využívání vodní síly vyžadovalo výrazně větší kapitál. Použití vodní síly v hutnictví si proto muselo
konkurovat s jejím užitím v ne hutnických procesech, například při mletí zrna a valchování, a vzhledem k tomu,
že tyto procesy byly většími spotřebiteli síly než dmýchání, byla jim na západě dána přednost. Ale na východě,
tedy v Číně, byl rozvoj pohonů pro hutní dmýchací zařízení jedním z důvodů, proč Čína dosáhla vyšší úrovně a
také nejspíše vysvětlením brzkého osvojení tradice litiny.
50 Středověká železářská pec; vnitřní šachta pece (a) je čtvercová o straně 30 cm
Vitruvius17 popisuje použití vodních mlýnů již v římském světě a Řehoř z Tours18 (600 n. l.) může být uváděn
jako zdroj jejich použití v období středověku. Z Británie máme zmínky o více než 5 000 vodních mlýnech,19
včetně nějakých „molindini ferri“; v záznamech z Knihy posledního soudu (1086), kdy byly některé nájmy
příležitostně placeny v železe.20 Bohužel ale není žádný evropský důvěryhodný písemný nebo archeologický
doklad pro použití vodní síly pro hutnické účely v Británii 21 před rokem 1408 n. l. a v Itálii22 před rokem 1440,
zatímco oba doklady se týkají železářské pece a v Itálii popsal Filarete vysokou pec v roce1463.23 Domníváme
se, že v Maďarsku ve 13. století byla vodní síla používána pro měchy. 24
Zdá se, že v Evropě měly dostatečný kapitál k investování do železářského průmyslu pouze klášterní nebo
biskupské okruhy, a že rozvoj průmyslu ve velkém měřítku závisel na rozvoji církevních institucí. A tak v roce
1408 biskup z Durhamu21 zřídil první zdokumentovanou vodou poháněnou železárnu v Británii a vzhledem
k absenci zmínek o bucharech můžeme předpokládat, že pro měchy byl k dispozici pohon. Jakmile byl vytvořen
základ, otevřela se cesta k výrobě větších lup, přičemž buchary založené na principu valchovacího mlýnu byly
schopny tyto lupy rozdělit. Kromě toho, nepřetržitý provoz využívající vodní síly pro pohon měchů umožnil
vzniknout vysokým pecím. Mimo Čínu se nevyskytuje žádný doklad pro manuálně poháněné vysoké pece a na
základě kontinuity operací vyžadující určité typy zařízení, nemůže nikdo očekávat, že stranou od dočasného
přerušení práce, kdy úmorná jednotvárná práce vodního kola mohla být jednou z možností.
Před posouzením raných fází vysokých pecí je nezbytné dokončit pojednání o středověkém železářství. Jakmile
bylo na začátku 15. stol. zaveden zdroj vodní síly, velikost lup narostla do velikosti přes 100 kg. Lupy byly
následně rozřezány a jednotlivé kusy byly znovu zpracovány ve druhé výhni, známé jako string výhně v Anglii,
které se zdají být podobné nízkým železářským výhním, ale které pracovaly přerušovaně. Bohužel postrádáme
hmotné doklady tohoto období a musíme vyvozovat z ranějších a novověkých poznatků.
Základním vzorem železářských výhní byla v Evropě Katalánská výheň z 19. století.25 Nízká železářská výheň,
ze které byla lupa vyjímána skrze kychtu, byla téměř univerzální, jak ukazují výhně nedaleko Sheffieldu,14 a
v Lake District,26 přičemž ve Švédsku byly tyto výhně1 metr vysoké. 27 Výjimkou se zdá být případ ze Stückofen
ve Štýrsku, který byl s výškou 3-5 m konstruován pro vyjmutí lupy skrz stěnu28 a pec z Osmund ve Švédsku,
která se zdá být příliš vysoká pro vyjímání kychtou29 (kolem 2 m vysoká). Vysoké šachtové železářské pece byly
v tomto období téměř jistě využívány v Africe a ve východních oblastech.
VYSOKÁ PEC
Vývoj a zavedení vysoké pece v Evropě je jedním z nejzajímavějších témat v historii metalurgie železa. Je
všeobecně známo, že vysoká pec byla v Číně používána dlouho předtím, než byla použita v Evropě, nelze však
předpokládat, že v Evropě neměla nezávislý původ. Na druhou stranu její zavedení v Evropě přišlo v období,
kdy mezi západem a východem fungovaly dobré kontakty a jediné, co bylo v Evropě třeba, bylo pochopení
užitečnosti litiny. Litina byla náhodně vyráběna v době římské a experimenty ukázaly, že litinu je možné
vyrobit i v 2 m vysokých železářských pecích s dostatečně velkým poměrem dřeveného uhlí vůči rudě.30
Současné doklady naznačují, že jako první používali vysoké pece pro pyrometalurgickou výrobu železa
Švédové. Toto zjištění je doloženo dvěma lokalitami Lapphyttan31 a Vinarhyttan,32 které poskytují
radiokarbonová 14C data v rozsahu let 1150-1350 n. l. Dosud se v západní Evropě neobjevily žádné dříve
datované vysoké pece, zatímco tato oblast byla dříve považována za centrum rozvoje vysoké pece. Úzký
kontakt který existoval mezi Švédskem a východem po řece Volze naznačuje, že impuls mohl přijít přímo
105
z Číny prostřednictvím Mongolů.33 Prozatím pro toto tvrzení není ve vzhledu nebo činnosti žádný důkaz,
kromě konverzní výhně (pudlovací pece) které mohly být vytvořeny na základě vzoru čínské jámy v zemi.
Je zřejmé, že většina litiny byla konvertována v kujné železo, což naznačuje, že záměr neměl nic do činění
s litinou, tvorbou zbraní a kov byl určený pro výrobu běžnějších předmětů ze svářkového železa, jak
zmiňuje Filarete níže. 23
Analýzy strusek ze švédských lokalit zmíněných výše jsou uvedeny v tabulce 42. Je pravděpodobné, že malý
obsah vápna pochází z dřevouhelného popelu a železné rudy.
Ve vojenském průmyslu byla samozřejmě potřeba litina, protože svářkové železo nebylo pro zbraně dostatečně
efektivní. První zbraně byly vyrobeny z pásků svářkového železa, spojeného objímkou a hned z několika
důvodům nebyly příliš úspěšné. Zatímco bronz byl pro tento účel mnohem vhodnějším kovem, byl poměrně
vzácný a nákladnější oproti železu. Ať už myšlenka litiny pocházela odkudkoliv, výrobcům středověké výzbroje
bylo jasné, že litina byla mnohem vhodnější a mohla vytvořit jednodílnou zbraň s dobrými tlaku odolávajícími
vlastnostmi.
V určité fázi v průběhu 15. stol. byl podnět dostatečně silný, aby podnítil vývoj vysokých i nízkých šachtových
železářských pecí pro výrobu litinových zbraní. Nicméně zjišťujeme, že první dobře doložená vysoká pec je pec
v Ferriere v Itálii, popsaná Filaretem, která byla zřejmě navržena k výrobě granulované litiny odpichem
roztaveného kovu do lázně nebo kanálu s vodou.23, 35 V žádném případě tento materiál nemohl být používán pro
výrobu zbraní: nejpravděpodobněji byl používán ke směšování s kujným železem k výrobě oceli, jako
v Japonském procesu. Činnost měchů u vysokých pecí ze 16. století a některých pozdějších se zdá být
v horizontální poloze, spíše než ve vertikální. Objevují se podobnosti s pozdějšími perskými vysokými pecemi36
a je známo, že přinejmenším v roce 1313 n. l. byly čínské pece poháněny měchy právě tímto způsobem. 37 Pak
jsou zde dva znaky s určitými východními rysy, které nás nutí souhlasit s tím, že kromě myšlenky litiny přišly do
Evropy z Východu také některé další technologické aspekty.
Tabulka 42 Analýzy strusek raných švédských vysokých pecí
%
SiO
Al2O3
Fe2O3
FeO
MnO
MgO
CaO
Na2O
K 2O
TiO
Vinarhyttan Serning32
69.27
10.10
1.34
4.74
1.44
4.12
4.23
2.63
1.86
0.27
Lapphyttan Bjorkestamm34
53.90
6.20
3.50
11.80
10.00
12.10
0.91
0.90
-
Z technologického hlediska spočívá hlavní rozdíl ve funkčnosti železářské a vysoké pece ve vyjmutí tekutého
železa bez strusky z nístěje pece. U pecí s danou výškou (kolem 2 m) vyžadovala hlavní změna zvýšení poměru
paliva a rudy, aby se vytvořila více redukční atmosféra, která nauhličovala železo současně se snížením bodu
tání z 1540°C na přibližně 1200°C. V těchto podmínkách je nicméně struska velmi viskózní, protože je v ní nižší
obsah železa a samovolně tak neteče. Dřívější hutníci museli zjistit, že oproti jiným rudám určité rudy samy o
sobě obsahovaly tavidla, což znamená, že vytvářely mnohem snadněji tekoucí strusky. Tyto rudy v sobě
obsahovaly značné množství vápna. V těchto raných vysokých pecích mohlo být vápno přidáváno ve formě
vápencového prášku, protože ve formě vápence hroudovitého charakteru se obtížně taví. Výsledkem těchto změn
byla zapotřebí výrobní teplota alespoň 1300°C, aby vápenná struska tekla, protože této teploty bylo jistě bez
obtíží dosaženo v některých železářských výhních.
Postupem času bylo zjištěno, že použitím vyšší pece, která poskytuje delší čas setrvání rudy v silně redukčním
prostředí je možné ušetřit palivo. Na základě konstrukcí větších pecí bylo zjištěno, že výroba musí být
kontinuální. Přerušovaná výroba, která byla používána u železářských výhní byla vyloučena, protože s procesem
bylo svázáno příliš mnoho ztraceného tepla a materiálu, vzhledem k čemuž by bylo neekonomické zastavit
proces po každém odpichu dávky železa. Mohlo být také zřejmé, že nepřetržitá dodávka vody je důležitější než
106
její kvantita, a proto byly častěji vyhledávány malé říčky s konstantním tokem, než velké nepravidelné řeky.
Rybníky byly budovány za účelem regulace toků v oblastech, kde mohlo docházet k přerušení množství srážek
letními suchy. Jakmile byla vysoká pec zažehnuta, její „mise“ neskončila, dokud nějaká její část nepřestala
fungovat, například vyzdívka nepotřebovala vyměnit, nebo nenastalo selhání dodávky vody, dřeva případně
rudy.
Jelikož litina nebyla používána pro rané bombardy, a že pokračovalo použití svářkového železa pro tyto masivní
kusy arzenálu poukazuje na fakt, že do 15. stol. byla výroba litiny ve velkém množství dosti obtížná.
PROCES DAMASKOVÁNÍ A DAMASKOVÉHO SVÁŘENÍ
Sedmé století bylo svědkem počátku arabského dobytí a Damašek se díky tomu stal známějším západnímu světu.
V této chvíli bychom měli uvést do spojitosti zřejmě nový proces damaskování a starší proces damaskového
sváření, které byly používány ve výrobě mečů a oceli. Předpokládá se, že v určitém období středověké
chronologie byl Damašek místem, odkud orientální nebo indická ocel přicházela na západ. Tato ocel byla
nejspíše později označena jako „wootz“, což byla ve většině případů vysoce uhlíkatá litá ocel, ve které se obsah
uhlíku průměrně pohyboval kolem 1.6 %. Pokud jsou malé ingoty této oceli vykovány do tenkých pásků, dojde
k oduhličení určité části jejich povrchu, a pokud jsou svařeny k sobě za velmi nízkých teplot, při kterých uhlík
neochotně difunduje (tj. 700°C), bude výsledkem heterogenní struktura, podobná té, kterou získáme
damaskovým svářením. Alternativní metodou, kterou může být získán velmi podobný výsledek, je oddělení
fosforu v původním ocelovém ingotu. To umožňuje řídit rozložení uhlíku v průběhu pozdějšího zpracování za
nízkých teplot. Damaskové sváření , které známe z římských nálezů, se liší od damaskování tím způsobem, že ve
výchozím materiálu je nízký obsah uhlíku a pásky jsou do sebe zkroucené složitějším způsobem. 39 Stejně jako
některé římské čepele byly pozdější anglosaské meče lemovány ocelí a vytvrzovány kalením 40 (viz obrázek 46).
Jak damaskování, tak damaskové sváření byly navrženy tak, aby vyřešily stejný problém s křehkostí tvrdší oceli
s vyšším obsahem uhlíku, která se u mečů projevovala tak, že se buď zlomily, jestliže byly tvrdé a křehké, nebo
se ohnuly, jestliže byly měkké a poddajné. V Japonsku se potýkali výrobci mečů se stejným problémem a na
konci 10. stol. n. l. vyvinuli techniku odlišnou od damaskové sváření, při které poměrně málo kusů oceli
s různým obsahem uhlíku svařili dohromady, aby vytvořili složenou jednosečnou čepel, která byla nakonec
tepelné zpracována.41, 42 Nízkouhlíkaté (železné) jádro čepele byla uzavřeno třemi kusy relativně homogenní
vysokouhlíkaté oceli a všechny čtyři kusy byly kovářsky svařeny dohromady za červeného žáru. Takto
vytvořený materiál byl předchůdce pozdější „rafinované“ oceli, která se ukázala velmi populární v západní
Evropě v období po průmyslové revoluci. Skládaná čepel byla následně obalena jílem a zahřátá přibližně na
teplotu 800°C: jílový obal v okolí ostří byl rychle odstraněn a ostří zakaleno, nebo bylo ponecháno zchladnout na
vzduchu. Jílový obal zpomalil rychlost ochlazování jádra a zadní části této jednosečné čepele, takže bylo
dosaženo „stupňovitého“ vytvrzení s maximální tvrdostí ostří a dostatečně malou tvrdostí jádra, která dává
potřebnou houževnatost43 (viz obrázek 51).
51 Řez japonským mečem ze 17. stol. (podle O'Neill43)
Je možné, že v principu neexistuje žádný reálný rozdíl mezi damaskovým svářením a damaskováním. Někteří
odborníci se domnívají, že druhý uvedený postup je založen na struktuře, získané při zpevnění wootz ingotu.44 S
jistotou je obtížné určit, jakou strukturu měl ingot středověkého wootzu. Velké množství našich znalostí o
takzvaném „wootz“ je získáno z ingotů z 19. století, které byly dovezeny zpět do Evropy koloniálními úředníky.
Zdá se, že v tomto období se vyskytovaly minimálně dvě varianty wootz. První proces označovaný Salem byl
vyráběn s pomocí svářkového železa a dřeva, které byly společně vloženy do kelímku a zahřány, až vytvořily
roztavený ocelový ingot ve tvaru vnitřku kelímku.45 Celkový obsah uhlíku v tomto materiálu se pohybuje kolem
1.6 % a ingoty se zdají být poměrně surové, ale s chemicky homogenní strukturou cementitu a perlitu.
Při druhém způsobu, který byl používán v oblasti Hyderabad, jsou kelímky zhotoveny ze žáruvzdorných jílů,
získaných zvětráváním žuly, do kterých byly přidávány rýžové plevy. 46 Do kelímků, které byly zahřívány
v kruhové peci na dřevěném uhlí nebylo přidávanou ani dřevo či dřevěné uhlí, vzduch byl dodáván čtyřmi
měchy umístěnými u kychty pece a směřujícími směrem dolů, přičemž toto zahřívání trvalo 24 hodin (viz
obrázek 52).
107
Ingoty vzniklé z tohoto druhého způsobu byly v nedávné době analyzovány47 a bylo zjištěno, že nauhličení přišlo
skrze stěnu kelímku a v jednom ze dvou zkoumaných případů se obsah uhlíku v různých částech ingotu lišil.
Maximální nauhličení bylo docíleno na vnější straně ingotu, kde dosahovalo hodnoty 0.8 % C, zatímco středová
horní část byla tvořena čistým feritem. Kelímky samotné obsahovaly kolem 10 % uhlíkatého materiálu a byly
zahřány přinejmenším na 1300°C a v určitých částech na více než 1470°C. Je zřejmé, že k nauhličení došlo
v pevném stavu a na konci velmi zdlouhavého procesu bylo na vnější straně ingotů dosaženo bodu tání oceli
s 0.8 % uhlíku, kdy se prolínaly tuhé kusy méně uhlíkaté oceli z jádra s roztaveným kovem, ale ne dostatečně,
aby vytvořili homogenní ocel.
Tato technologie se netýká pouze Indie, ale byla používána pro výrobu litiny v Číně48 (viz níže) a existují odkazy
na jeho použití v nedávné době v Súdánu taktéž pro výrobu litiny. Kusy bohaté rudy byly vkládány do nádob
s víkem, které byly zahřáté v plameni z dřevěného uhlí a redukční plyny pronikly nádobou stejně jako u postupu
Hyderabad a přeměnily rudu v litinu. Víka byla odstraněna a železo bylo vylito, nebo ztuhlo ve formě ingotu. 49
52 Kelímková pec z jižní Indie pro výrobu wootz (Buchanan46)
Můžeme usuzovat, že východní zbraně mohly být vyráběny z homogenních ocelolitinových ingotů zvaných
wootz, nebo ze směsi železných materiálů. Je jisté, že z rozložení uhlíku získaného tuhnutím wootz ingotu
nemohl být odvozen vzor, který by se na mikroskopické úrovni za vysokých teplot snadno difundoval, protože
uhlík má velkou tendenci se rozpouštět. Nicméně je také možné, že konečného rozložení uhlíku, které je
odpovědné za vzor vzniklý na některých damaskovaných mečích mohlo být dosaženo segregací nějakého jiného
prvku, například fosforu při tuhnutí. To by ovlivnilo výsledné rozložení uhlíku, stejně jako u vzorku ochlazeného
po kování ze 700°C. Jediná analýza zaměřená na fosfor určila hodnotu 0.27 %, která pro tento účel plně
dostačující.
Existují hojné doklady o tom, že západní meče byly vyráběny technologií damaskového sváření a je velmi
pravděpodobné, že některé východní zbraně byly vyráběny stejným způsobem. Malajský nebo indonéský „Kris“
vykazuje vzor, lokálně známý jaké pamor (smíšený), který byl také vyroben svařením několika druhů kovu. 50
Některé čepele doopravdy obsahují lamely niklu, které mohou vzniknout dvěma způsoby: začleněním železa
s vysokým obsahem niklu, třeba meteoritického původu, nebo obohacení povrchu železa niklem v průběhu
zahřívání při kovářském svařování.
Jedna čepel zjevně obsahovala lamely meteoritického železa, které poskytovalo celkové složení 5.5 % Ni + 0.6
% C.40, 51 Tato výše uvedená technika je v této oblasti datována od 14. století a 400 letá pauza mezi vymizením
damaskového sváření v anglosaské Evropě a objevení pamor v Indonésii je pouze ukázkou rychlosti šíření
procesu.52
Soudobý výzkum byl proveden na meči pocházejícím ze severní Indie, který na sobě nese vzor. Stejně jako u
malajského krisu bylo zjištěno, že tento meč byl vyroben z množství (v tomto případě 100 – 150) vrstev
svářkového železa s rozdílným obsahem uhlíku.53 Obsah uhlíku se pohybuje od 0.04 do 0.3 % a čepel byla na
závěr vytvrzena kalením. Došlo ke zjištění, že je možné vyrobit takovýto materiál buď kovářským svařováním
lehce nauhličených pásků svářkového železa, nebo vložením vrstvy jemné práškové bílé litiny mezi pásky
svářkového železa a zahřátím v rozmezí 950 – 1000°C. Vhodným kováním a tepelným zpracováním bylo
dosaženo tvrdé "vodotiskové" struktury původní zbraně. Bylo také zjištěno, že ohřevem oceli na 900°C po dobu
8 hodin je dosaženo úplné difůze heterogenní struktury, která poskytuje rovnoměrný obsah uhlíku: to ukazuje na
fakt, že teploty kování musely být nižší, nebo čas zpracovávání oceli musel být mnohem kratší.
Na základě těchto zjištění lze dojít k závěru, že damaskování a damaskové sváření jsou v podstatě totožné
technologie. Možné metody dosahující požadovaných struktur se pohybují v rozmezí od svařování pásků
svářkového železa, svařování pásků povrchově oduhličené oceli, svařování nauhličeného svářkového železa,
prokládání vysoce a nízkouhlíkatých materiálů, nebo dokonce kombinace různých ocelí a meteoritického železa,
vkládání vrstev práškové litiny nebo vysokouhlíkaté oceli. Důležité je při zpracování držet teploty na minimu,
jinak může dojít ke kompletní difůzi. Použití wootz je příkladem svařování oduhličených ocelových pásků nebo
nehomogenního ingotového materiálu. Dosud neexistuje žádný přesvědčivý doklad založený na segregaci uhlíku
v průběhu tuhnutí, ale zdá se to možné, zvláště u ocelí s vysokým obsahem fosforu. Mnoho vzorů „navlhčeného
hedvábí“ nebo vodotisků bylo vedlejším produktem kovářských technik, které mohly být zdůrazněny rozrušením
108
běžného vzoru s použitím pečlivé práce s vhodně tvarovanými nástroji a kováním nevyrovnaného materiálu
znovu do plochy.
STŘEDOVĚKÝ MEČ
Pozdější meče, jako třeba těžší meče z doby vikinské v Evropě, se zdají být relativně homogenní a s mnohem
vyšším obsahem uhlíku, než damaskově svářené typy z doby stěhování národů. Příklad z Norska ukázal obsah
uhlíku v rozmezí 0.4 – 0.75 %. Tyto meče byly zhotoveny z naskládaných vrstev nauhličeného železa a v
případě, že byl obsah fosforu a arsenu dostatečně nízký, byla difůze schopná v průběhu kování za vysokých
teplot vytvořit homogenní uhlíkatou ocel. Meče měly často čepel s rytým nápisem, která byla vykládána
železným drátkem a záštity s hlavicemi byly čas od času zdobeny stříbrnou inkrustací nebo niellem.55 Niello je
slitina mědi, olova a sulfidů stříbra, která byla používána k dekorativním účelům jako černý „podklad“. Niello
mělo dlouho tradici, ale zdá se, že poprvé bylo zmíněno Theofilem. 56
Některé meče ze 12. století dokládají naskládání až 16 vrstev poměrně nízkouhlíkatého materiálu v jeho středu a
vysoce uhlíkatou vrstvu na jeho povrchu, obsahující v případě italského meče až 0.54 % C.57 To naznačuje, že
plát vysoce uhlíkaté oceli byl obalen kolem středu a přivařen k nízkouhlíkatému jádru v podstatě stejným
způsobem, jako při japonském způsobu. Nicméně franské meče ukazují, že vysokouhlíkatého „příkladu“ bylo
dosaženo povrchovým nauhličením. 58
DALŠÍ VOJENSKÉ PŘEDMĚTY ZE ŽELEZA
Samozřejmě, že meč není jediným kusem vojenského vybavení, o kterém je zde nutné pojednat. Tapisérie
z Bayeux, která byla utkána mezi lety 1066 a 1080 n. l. zobrazuje typický soubor vojenských zbraní
normanského období59 (viz obrázek 53). Zaprvé, helma byla vyráběna ze železného plechu, obvykle z jednoho
kusu, kromě nýtovaného nánosníku. Štítové puklice, které jsou na vikinských pohřebištích poměrně běžné byly
vyráběny stejně jako helmy, z jednoho kusu železa, pečlivě vykovaného na zápustce. 60 Válečné sekery se příliš
nepodobají tesařským sekerám a často jsou nazývány „vousaté“ sekery. Ty jsou obvykle vyrobeny z
paketovaných kusů nízkouhlíkatého železa. Jedna sekera ze Stratfordu v Essexu je typická pro období 850 – 950
n. l. Směřování zrn je rovnoběžné s ostřím, a tulej byla vytvořena přehnutím přes trn a přivařena na jedné straně
čepele.42 Tvrdost feritické tulejky byla 165 HV vzhledem k vysokému obsahu fosforu. Ostří bylo lokálně
nauhličeno a zakaleno, aby poskytlo tvrdost 350 – 450 HV s martenzitem mající spíše nízký obsahu uhlíku.
53 Scéna z Tapisérie z Bayeux, ukazující úmrtí Harolda; zachycuje hlavní předměty železného vojenského
vybavení používaného v době normanského dobývání Anglie
Hroty šípů byly obvykle železné, ale ve 14. století byly opatřeny ocelovou špicí. Ostruhy bodcovitého typu byly
běžně pocínovány, protože je jiným běžným způsobem nebylo možné chránit před korozí. Tato metoda byla
popsána Theofilem.56 Třmeny, pokud byly ze železa, nebyly pocínovány, ale často zhotoveny z bronzu. Hroty
kopí byly do rukojeti zasazeny a upevněny bronzovými nýty. U hrotů kopí přetrvával proces damaskového
sváření déle, než u mečů. Příklad z Kentmere ve Westmorland, datovaný do 11. století měl 34 cm dlouhou a 3.6
cm širokou čepel a obsahoval vzor herringbone typu; další příklad z Reading měl zaoblené okraje s 0.45 %
uhlíku a tvrdostí 219 HV.63
Konečně jsme došli ke kroužkové košili, kterou můžeme spatřit na drobných postavách na spodním okraji
tapisérie (viz obrázek 53). Tato košile byla velmi cenná a ranění z nich byly rychle svlékáni ve vřavě bitvy.63
Brnění bylo používáno od raného řeckého období, kdy se objevil jako kyrys. 66 Ten se ukázal spíše neflexibilním
a v průběhu doby římské se rozsegmentoval, až se nakonec vytvořila šupinová zbroj, neboli lorica squamata, kde
byly malé mosazné nebo bronzové plíšky vzájemně spojeny a přišity k látkovému nebo koženému podkladu.
Kroužková zbroj, neboli lorica segmentata se objevila ve druhé polovině prvního století n. l., kdy byla nejprve
z mosazných nebo bronzových kroužků s jemnou rovnoosou tvářenou strukturou, nejspíše z protahovaného drátu
s tvrdostí 175 HV. Pletivo kroužků ražených z plechu bylo nahrazeno pletivem kroužků z nýtovaného drátu. Ve
stejné době, kdy byly nýtované kroužky nahrazeny svařovanými, byla zavedena železná kroužková zbroj a
pravděpodobně tu můžeme spatřit na tapisérii. Středověká kroužková košile byla v některých případech
vyrobena z oceli, ale kroužková zbroj ze svářkového železa byla dostatečně pevná. Pokud byla kroužková zbroj
poškozena, úder byl v každém případě fatální. Nýtované kroužky byly vyrobeny z protahovaného železného
drátu nebo z ocelového drátu, otvory byly proraženy a nýty byly zhotoveny z drátu ze svářkového železa.67
109
Plátová zbroj začala nahrazovat kroužkovou kolem roku 1250, ale kroužková zbroj byla stále používána do
egyptských (mamlúckých) a tureckých dob, tedy do 19. stol. Většina evropské kroužkové zbroje z druhé
poloviny 15. a z 16. století má všechny kroužky snýtovány. Množství vzorků plátové zbroje bylo metalurgicky
zkoumáno. U italského brnění z roku 1400 n. l. bylo zjištěno, že je tvořeno svářkovým železem s lehce
nauhličeným povrchem složeným z feritu, perlitu a cementitu na hranicích zrn. Zbroj z konce 15. století byla již
spíše z oceli než ze svářkového železa. Úplný průřez jednoho kusu zbroje ukázal, že byl na povrchu pomalou
rychlostí zakalen, zanechávající ve středu ferit a ostrohranný perlit. Německá zbroj, datovaná kolem roku 1550,
kolísá mezi nauhličeným svářkovým železem obsahujícím nodulární perlit a oduhličenou vysokouhlíkatou
ocelí.68 Zdá se, že tento materiál bylo obtížné uspokojivě vytvarovat, při zachování optimální struktury.
OCEL
Mnoho železa vyrobeného v období středověku zřejmě obsahuje značné množství fosforu, a proto nebylo vhodné
pro výrobu oceli procesem cementace, protože tento prvek značně snižuje míru pronikání uhlíku. Z toho důvodu
byla ocel předmětem obchodu, často vyráběná z železa importovaného z oblastí s vhodnými rudami; v některých
případech byla importována již vyrobená ocel. Dnes víme, že je možné vyrobit slitiny železa a uhlíku přímo
železářským procesem při použití vhodných rud, avšak nevíme, zda to bylo prováděno úmyslně, nebo zda byly
všechny středověké oceli vyrobeny cementací a následným paketováním. Tato technologie byla jistě nákladná a
používala se střídmě (a pouze tam, kde to bylo nutné), takže mnoho kvalitních předmětů bylo vyrobeno
„poocelováním“ nebo navařením kusů oceli ke svářkovému železu.
Dřívější zpracovatelé kovů si museli vyrábět vlastní nástroje a Theofilus56 nám sděluje, jak vyrobit řezné nástroje
z ocelí. Nástroje na rytí byly vyrobeny z kvalitní oceli vytvarované do vhodného tvaru a zakaleny ve vodě.
Některé pilníky byly také zhotoveny z kvalitní oceli, ale jiné ze železa „pokrytého“ ocelí. Byly vytvarovány
kováním, vyhlazeny na brusném kameni a přeseknuty kladivem, které mělo ostří na každém konci hlavy, nebo
dlátem. Za účelem jejich vytvrzení byly pokropeny vytvrzovacím médiem, skládajícím se ze směsi dvou třetin
spáleného volského rohu a jedné třetiny soli. Následně byly ohřáté v ohni do červeného žáru a rovnoměrně
zakaleny ve vodě.
Další způsob jejich vytvrzení spočíval v potření předmětů prasečím tukem, zabalením do pruhů kozí kůže, jejich
pokrytí jílem, vysušení a poté jejich zahřívání v ohni. Plamen spálil kůži na sloučeniny uhlíku a dusíku a při
jejich nauhličení byly nástroje rychle vyjmuty z jílového obalu a zakaleny.
S ohledem na odlišné podmínky potřebné v kovářské výhni pro zahřívání na 900°C a k nauhličení, bylo zabalení
předmětu do jílu nebo kůže velmi důmyslným způsobem, jak toho dosáhnout. 69 Dnes bychom použili železnou
nebo ocelovou „nádobu“, abychom oddělili cementační podmínky od vnějších zahřívacích podmínek, které by
mohly být příliš oxidační. V některých případech Theofilus zmiňuje zakalení oceli v kozí moči, ale nikde není
žádná zmínka o její popouštění a z toho důvodu můžeme předpokládat, že obsah uhlíku byl příliš vysoký na to,
aby ho bylo zapotřebí.56
Jednou ze zvláštností týkající se rané oceli ve srovnání se železem je její relativní čistota. Svářkové železo
obsahuje často až 10 % strusky, zatímco ocel je mnohem čistší. To může demonstrovat na způsobu její výroby.
Ocel získaná železářskými procesy by měla obsahovala větší množství strusky, zatímco ocel vyrobená
nauhličením svářkového železa by jí měla podle předpokladu obsahovat méně, protože můžeme očekávat
redukci fayalitických struskových vměstků na křemíkové, která by měla snižovat jejich velikost vznikajícím CO
a CO2, což by zanechalo ve struktuře lunkry, které by byly uzavřeny kováním.
Hodnota oceli ve srovnání se svářkovým železem byla velmi vysoká, nejspíše řádově 4 – 5 krát větší. Nemáme
žádnou konkrétní představu jak byla vyráběna, kromě procesu wootz. Čistota oceli používané v anglo-saském
období byla velmi vysoká, což poukazuje na proces wootz, kde měla možnost struska vyplout z roztavené oceli.
Selekce oblastí s vysokým obsahem uhlíku v přímo redukovaných ocelích byla odlišná od homogenních ocelí.
Proces, který zmínil Biringuccio, při kterém bylo svářkové železo vloženo do roztavené litiny, by také zanechal
původní struskové vměstky na svém místě.
ŽELEZNÉ PŘEDMĚTY KAŽDODENNÍHO ŽIVOTA
Velké množství kovových zemědělských nástrojů bylo vyrobeno ze svářkového železa, v některých případech
pouze jako ostří na dřevěných nástrojích. Dalo by se očekávat, že radlice byla vyztužena ocelí, tedy že životnost
110
pracovní plochy byla zvýšena navařením oceli na nejvíce opotřebovávaná místa, což ale zatím nebylo potvrzeno.
Kovář mohl vyrábět ostří nožů a dalších nástrojů stejně jako Skytové; ve 13. století se objevují náznaky
specializace řemesla a začíná existovat obor nožířství. Nože byly zřídka vyráběny z kvalitní oceli, která byla
příliš nákladná a navařování ocelového břitu k železnému tělu bylo technologií nabízející nepřeberné množství
variant, a to tolik, že každý kovář měl pravděpodobně svou vlastní techniku.
Některé předměty z období stěhování národů a středověku vykazují ve struktuře velmi slabou vrstvičku
s vysokou koncentrací arzenu (více než 1 % As) a tyto vrstvy byly zároveň nalezeny u čepelí skandinávských
mečů a vikinských seker, kde byly spojovány dva kusy kovu, buď železo nebo ocel.71 Při ohřevu železa
v kovářské výhni se obsažený arzen stupňovitě nahromadí ve vnějších vrstvách železa, takže když kovář svařuje
například kus oceli s kusem železa k vytvoření tvrdého ostří, začleňuje do sváru vrstvu s vysokým obsahem
arzenu.72 „Bílé pruhy“ vznikající tímto způsobem jsou často viditelné ve struktuře dokončených nástrojů, a
ukazují na spoje různých částí materiálů, které vytvářejí nástroj (viz obrázek 46i).
Tři příklady různých druhů spojů používaných při výrobě nožů jsou ukázány na obrázku 54. Obrázek 54a
zobrazuje ocel použitou jako jádro s pásem svářkového železa, přehnutého přes zadní část a vytvářejícího okraj;
obrázek 54b zobrazuje ocelové ostří přivařené ke kusu paketovaného železa, skládajícího se z vrstev vysoce a
nízko uhlíkatého železa, s opatrností svařeného dohromady. Bílé pruhy jsou nejspíše místy s vysokým obsahem
arzenu, zapříčiněné oxidací železa při zahřívání v kovářské výhni. Nůžky byly neustále stejným způsobem
vyztužovány ocelí, jako je znázorněno na čepeli nože (viz obrázek 54c). Tepelné zpracování ostří bylo velmi
účinné, protože oblasti vyztužené ocelí na obrázcích 54 (a), (b) a (c) mají jednotlivě tvrdost 557, 575 a 857 HV a
odpovídají stejné kvalitě, jakou mají dnešní řeznické nože.
54 Mikrosnímky řezů středověkými příbory z Winchester, představující typické příklady dobové
technologie
SVAŘOVÁNÍ A PÁJENÍ
Kovářské svařování bylo přirozeně spjato s kovářským zpracováním svářkového železa a často můžeme spatřit,
že kováři byli nuceni navařit ocel k železu, aby vytvořili efektivní řezné nástroje a pracovní povrchy. Obecně
bylo upřednostňováno spojování pájením natvrdo, tedy že byly použity mezivrstvy tekuté slitiny železných nebo
neželezných kovů. Je možné, že difuze fosforu k povrchu železa, nebo koncentrace arsenu v povrchových
vrstvách, která se vyskytuje při zahřívání železa před spojováním, mohou dát vzniknout vrstvám s nízkým
bodem tání, které by mohly napomoci při spojování vzhledem k jejich kapalnému charakteru.
Při výrobě dělových koulí (nebo střepin) máme doloženo použití železných litin s obsahem arzenu, jakmile byly
všeobecně používány palné zbraně (1454).73 Neznáme zdroj arzenového železa, může ale pocházet z minerálu
obsahujících železo a arzen, které tvoří železné klobouky nebo horní pásmo neželezných nerostných ložisek,
jako třeba v Rio Tinto74, které obsahuje 55 % Fe a 1.0 % As. Další možností je míšen, komplex arzeno-sulfidu
železa, niklu a kobaltu, získávaná pyrometalurgickou výrobou neželezných kovů. 79 Všechny tyto slitiny mají
nízký bod tání a mohly být používány ke spojování. Určitým způsobem se podobají niellu, slitině mědi, olova a
stříbrných sulfidů, které bylo používáno k dekorativním účelům, jak zmiňuje Theophilus a které mělo dlouhou
tradici.
ŽELEZO V ČÍNĚ A JAPONSKU
V Číně není železářství doloženo až do 11. století n. l. Zatímco uhlím vyráběnou litinou byla Čína zjevně
soběstačná, existují známky toho, že ocel byla v 5. století n. l. importována z Indie, ačkoli určité množství
kvalitní oceli bylo vyráběno i lokálně. Je možné, že příčinou toho je nedostatek dřevěného uhlí v Číně – ocel
vyrobená dřevěným uhlím byla kvalitnější než ocel získaná oduhličením uhlím vyredukované litiny.
Začátkem 11. století bylo každý rok z rudy z dolů v severním Sung vyrobeno 125 000 t železa.76 Pro srovnání,
odhadovaná celková evropská produkce pro rok 1700 je 150 000 – 185 000 t. Přirozeně, že výroba nebyla
konstantní, přestože se významná ložiska železa nacházela ve většině provincií. Zdá se, že průmysl byl
organizován podle římského vzoru s hlavní dílnou, zaměstnávající mnoho pracovníků. Odhaduje se, že
existovalo až 36 redukčních dílen, přičemž každá zaměstnávala kolem 100 dělníků těžících rudu, získávajících
palivo a provádějících pyrometalurgickou výrobu. Jedna pec byla schopná vyrobit 15 t/a. Jedna tuna železa
111
spotřebovala 2.5 t rudy a 3 t paliva a 100 dělníků mohlo vyrobit 500 t/a. Tabulka 43 ukazuje složení některých
vyráběných předmětů.77
Takovýmto tempem se zjevně brzy dostavil nedostatek dřevěného uhlí a po roce 1078 bylo uhlí téměř jistě
primárním palivem. Kelímkový proces k výrobě litiny a oceli využíval antracit, protože živičné uhlí bylo pro
tento účel nevhodné. Kelímky byly poněkud větší než ty, které byly používány v Indii a pojaly 12 kg rudy,
srovnatelné množství antracitového prachu a určité množství tavidla. Ohradní pec mohla pojmout až 64 kelímků
obklopených 1.2 t antracitu. Ingoty litiny vážily 4.8 – 6.6 kg a mohly být rafinací přeměněny v železo a ocel.
V Japonsku se průmysl odlišoval od čínského modelu tzv. "Tatarským" procesem, který mohl v jediné peci při
jednom pracovním úkonu vyrobit litinu, ocel a svářkového železo. 78 V průběhu procesu byla pec spotřebována.
Poté, co bylo odpíchnuta litina, byly zbytky pece rozbity a došlo k vyjmutí „lupy“ složené ze směsi oceli a
svářkového železa. Jednou tavbou byly vyrobeny až 4 t kovu. 78, 79
Tabulka 43 Chemické složení litinových předmětů z Číny
Datace
430 ± 80 př. n. l.
110 ±80 př. n. l.
502 n. l.
508 n. l.
550 n. l.
558 n. l.
923 n. l.
1093 n. l.
1550 ± 10 n. l.
Předmět
(z Loyang)
kamna
socha skotu
Uhlík, %
celkem
4.19
4.32
3.35
3.22
3.35
3.33
3.96
3.58
2.97
grafitový
0
0
2.30
2.26
3.02
3.17
0.61
0.04
-
Složení, %
Si
0.055
0.11
2.42
2.39
1.98
2.12
0.61
0.04
0.06
Reference
P
0.08
0.38
0.21
0.17
0.31
0.19
0.23
0.13
0.29
S
0.014
0.027
0.07
0.08
0.06
0.06
0.02
0.02
0.067
Mn
0.011
0.07
0.13
0.23
0.78
0.64
0
0.25
0.09
55
55
61
61
61
61
61
61
55
Měď a její slitiny
O metalurgii neželezných kovů v období navazujícím bezprostředně po římském období víme velmi málo.
Nicméně se zdá, že franští horníci začali těžit rudy typu fahlerz u Frankenberg a Mittweida na severních svazích
saských Krušných hor v Německu již před koncem 10. století. Získávali také stříbronosné rudy v Rammelsberg u
Goslar a v Herrstadt od roku 1190 byla těžena Mansfeldská měděná břidlice. 80 Touto dobou si němečtí horníci
získávali mezinárodní reputaci a horníci z Harzu šli do Toskánska v roce 1115, aby obnovili těžbu toskánských
měděných rud v Massa Maritima. Známý měděný důl ve Falun ve Švédsku byl založen v roce 1220.81
Těžební proces používaný ve 14. a 15. století je často označován jako „německý proces“, kvůli jeho odlišnostem
oproti pozdějšího „anglického procesu“. Od této doby byla většina zpracovávaných rud sulfidických a
v německém procesu byly tyto rudy kompletně praženy, neboli Cu 2S byl zcela přeměněn na CuO a vzniklý oxid
byl následně v redukční peci redukován na kov. Pražení bylo prováděno v otevřených mělkých prohlubních
v zemi, ve kterých hořelo dřevo a celý proces mohl trvat déle než 30 dní. Oxid byl následně redukován v nízkých
šachtových pecích s uměle vháněným vzduchem, za použití dřevěného uhlí a tavidel. Největší problém tohoto
procesu spočívá v zamezení redukci oxidů železa, proto i nízká rozpustnost železa v mědi mohla mít v té době
tendenci omezovat technologii na přijatelnou úroveň. Nicméně obsah železa, které bylo přítomno ve středověké
mědi v hodnotách 0.5 – 2.6 % dokazuje tento problém.
Theofilos nám sděluje něco o pyrometalurgické výrobě mědi v prvních letech 12. století. Skutečnost, že znal
zelenou rudu, naznačuje, že se jednalo o oxidický typ. Jako nečistotu obsahovala olovo a byla kvalitně
vypražena, pravděpodobně kvůli oxidaci zbytkového sulfidu a také proto, aby ji bylo možné snadnější rozdrtit
(posledně jmenovaná operace byla velmi dobrým důvodem k pražení jakékoli rudy). Následně byla ve
střídajících se vrstvách s dřevěným uhlím vsazena do pece, do které bylo dmýcháno pomocí měchů. 56
Theofilos následně vypráví o čištění mědi v jílem vymazaném kelímku v kovářské výhni, kdy vzduch z měchů
proudil částečně dovnitř a částečně přes kelímek, ale ne pod něj. Měď je tavena v oxidačních podmínkách a
oxidy jsou zestruskovány dřevěným popelem; nakonec je měď „polována“ pomocí dřevěné tyče, kterou je
zredukována. Jedná se samozřejmě o zcela běžnou rafinační nebo 'flapping' operaci následovanou "zpětným
112
polováním". Theofilus prováděl druhý proces osobně; z jeho popisu je patrné, že se neúčastnil pyrometalurgické
operace, která byla nejspíše prováděna jinde, poblíž zdroje rudy.82, 83
Popis procesu používaného v Masa Marittima se zdá být prvním, který zahrnuje proces výroby kamínku, a který
byl jak známo užíván v byzantských časech a i dříve.82 V Massa Marittima byla ruda nejprve pražena v otevřené
peci, redukována opakovaně v šachtové peci, jako v pozdějším Agricolově procesu až konečně byl kamínek
přeměněn na kov a rafinován v odrážecích pecích poháněných dřevem. Kov byl nejspíše na závěr odpíchnut do
kruhových výhní k závěrečnému zpracování a odlití.83 Pece vypadaly podobně, jako ty, které byly používány
v Rio Tinto ve Španělsku v 19. století.
Theofilovi vděčíme za první popis kelímkové pece na umělý tah. Tato pec obsahovala železný rošt vyvýšený nad
úroveň terénu čtyřmi kameny. Výška jílem vyzděné šachty, postavené na tomto roštu, musela být menší než její
průměr (viz obrázek 55). Pro co nejefektivnější zahřívání kelímků musela být mezi dnem a kelímky vrstva
paliva. Boční vstupní otvor byl výhodný z toho důvodu, že pomocí něho bylo možné se vyhnout nutnosti vyjmutí
kelímků při vyprazdňování pece. Takovéto tavící pece datované kolem roku 200 n. l. byly nalezeny na Vnějších
Hebridách.84
Z Číny máme soudobé ilustrace zobrazující odlévání bronzu za doby dynastie Ming (1368 – 1644 n. l.). Můžeme
na nich spatřit až sedm kuplovacích (tavících) pecí poháněných manuálně pístovými měchy, dodávající kov do
čtyř promývacích žlabů, ústících do sestavy forem, které jsou umístěny pod úrovní těchto žlabů. 85 Podle popisku
byl kotel Ting odlit s oddělenými nohami, které byly později připojeny k tělu. Takovéto nádoby vážily až 1 400
kg. Pece byly někdy fixní a jindy přenosné. Zdá se, že byly 130 cm vysoké a měly kolem 60 – 100 cm
v průměru. Vzduch vstupoval do pece v polovině zadní části šachty a pec byla zjevně odpichována na přední
straně v podobné výšce. V případě přenosné pece se mohl spoj mezi pecí a měchy jednoduše zlomit a pec mohla
být nesena dvěma muži pomocí dvou tyčí prostrčených horizontálními otvory ve spodní části pece.37 Tyto pece
proto nemohly vážit více než 110 kg při naplnění a nemohly pojmout více než 45 kg kovu. Vzhledem k tomu, že
kov nemohl přesáhnout úroveň výfučen, muselo dojít k rekonstrukci ukázané na obrázku 56. Při běžném použití
byly spolu s palivem vsazeny kusy kovu a celá vsázka byla roztavena, stejně jako litina v moderních kuplovacích
pecích. V některých případech byl kov přemístěn pomocí pánve do stálých forem a k dmýchání byla použita
vodní síla.
55 Theofilova kelímková pec jak ji znázornili Hawthorne a Smith56
56 Čínské kuplovací pece k tavbě bronzu a železa z období dynastie Ming (podle Barnard85)
Kelímková nebo kuplovací pec byla také používána v Evropě pro zahřívání kovu k odlévání zvonů a zbraní.
Podle Theofila byly železné kotlíky s kulatým dnem obaleny a vyzděny jílem o tloušťce kolem 3 cm, zároveň
měly na každé straně dvě držadla a podle velikosti zvonu byly zapotřebí dva až tři kotlíky. Kotlíky byly
položeny s vzájemnými mezerami na zem se zajištěným přívodem měchů přesahujících přes jejich horní části.
Kotlíky se směrem nahoru rozšiřovaly, aby pojaly dřevěné uhlí a nakonec musely vypadat velmi podobně jako
pece Ming.
Zdá se, že okno Zvonařů v York Minster ilustruje, že ve 14. století byl používán odlišný typ pece (viz obrázek
57). V tomto případě dva muži šlapou v pozadí měchy a zdá se, že byl používán spíše umělý než přirozený tah
vzduchu. Dřevěné uhlí bylo nejspíše smícháno se vsázkou kovu. Podobné pece, kde je dřevěné uhlí a palivo
smícháno, byly používány ve slévárně zvonů ve Villedieu-Les-Poëles v Normandii, ale v tomto případě je
přirozeného tahu dosaženo komínem. Dřevem poháněná plamenná pec s odděleným topeništěm byla nalezena v
Keynsham, nedaleko Bristol. Jelikož je její ohniště vydlážděno dlaždicemi z kapitulního domu z přilehlého
kláštera, je ji nutné datovat po roce 1540.
V rané fázi tohoto období byly používány zejména slitiny cínových bronzů a děloviny, jak ukazuje tabulka 44.
Mosaz vstoupila na scénu až později a je téměř jisté, že většina evropské mosazi vznikla v Ardenách, zvláště u
Dinant and Aachen. Jednalo se o kalamínovou mosaz vyrobenou způsobem popsaným Theofilem a z analýz
mosazi z památníku se zdá se, že kalamín neustále obsahoval olovo.
Kalamín byl nejdříve pražen, najemno rozemlet, smíchán s dřevěným uhlím a vložen do rozpálených kelímků,
dokud nebyly zaplněny do jedné šestiny. Kelímky byly dále vyplněny kusy mědi a zakryty dřevěným uhlím.
Když se „měď“ roztavila (tou dobou se samozřejmě již jednalo o mosaz s bodem tání o dost nižším než v případě
113
mědi s 1084°C), byla zamíchána železnou tyčí, aby se ujistili, že tavenina neobsahuje žádné segregáty. Do
kelímku byl vložen další kalamín, překrytý novým dřevěným uhlím. Obsah byl nalit do pískových forem
umístěných v zemi a kelímky byly znovu naplněny.
Je patrné, že v této nebyla dělovina používána k výrobě zbraní. Zbraně byly vyráběny z běžných cínových
bronzů obsahujících 8 a 14% Sn a určité množství olova. Pravá dělovina se ale objevuje u odlitků jako jsou
písmena, podobizny a chrliče, u nichž byla slévatelnost důležitější vlastností než houževnatost (viz tabulka 44).
Pro obyčejné a ne význačné předměty bylo malé množství kovu taveno v kelímcích v jednoduché výhni s měchy
nebo uměle vytvořeným tahem. Máme celou řadu kelímků a jejich objem se pohybuje kolem 5 až 400 cm3.
Některé jsou trojúhelníkové, jiné kruhové a v pozdně saském období měly ty větší kelímky pytlovitý tvar a byly
schopny přetavit kolem 300 cm3 nebo 3.7 kg bronzu. Mnoho středověkých kelímků mělo zahrocené dno a
několik jich bylo s plochým dnem, přičemž tyto kelímky nebyly běžné až do 16. století. Příklady kelímků ze
středověku a z období stěhování národů jsou ukázány na obrázku 58; některé byly nalezeny na pobřeží východní
Afriky v arabském kontextu.88
57 Zvonařská plamenná pec ze čtrnáctého století vycházející z vitrážového okna v York Minster
58 Příklady středověkých kelímků
1 kelímek s neoddělitelným víkem, typ E, z Garryduff, Eire, raně křesťanské období; 2 kelímek se zahroceným dnem a se zúženým okrajem,
typ G, z Wadsley, nedaleko Sheffield, středověk; 3 hluboký trojúhelníkový kelímek ze zahroceným dnem, typ A2, z Lough Faughan
Crannog, Irsko, raný středověk; 4 kelímky pytlovitého tvaru, typ F, z Winchester, Anglie, 12. století; 5 kulovitý kamenný kelímek, typ B 1, z
Garranes, Irsko, 5. – 6. stol.; 6 typ horizontálně zúženého kelímku, D1, z Balinderry, lokalita č. 2, Irsko, raně křesťanské období; 7 kónický
kruhový kelímek, typ B3, z pobřeží Tanzánie, arabské období; 8 zúžený kelímek s plochým dnem z R. Nene, Northampton (nestratifikován);
9 zúžený kelímek s plochým dnem z Tábora, Česká Republika, 15. století; 10 trojúhelníkovitý kelímek s plochým dnem, typ A4, ze 16.
století (podle Agricoly); 11 polokulovitý kelímek, typ B 1, z Koryntu; byzantské období, 1150 – 1300 n. l.; (pro typologii viz tabulka 12)
Tabulka 44 Složení slitin mědi z období stěhování národů a středověku
Předmět a
provenience
obsahy kelímků;
L. Rea, Irsko
Dunshaughlin, Irsko
Lagore Crannog,
Irsko
zvony;
Winchester
Theofilus
Cheddar
Thurgarton
Wharram Percy
kotle;
Skandinávský
Skandinávský
Skandinávský
Downpatrick
Složení, %
Sn
Pb
Zn
Fe
další
5. – 10. stol.
5. – 10. stol.
7. – 11. stol.
3.1
11.6
4.2
-
15.5
0
1.3
Ni, 1.0
Ni, 2.2
144
145
144
10. stol.
12. stol.
12. stol.
12. stol.
1617
18.75
20
20
22 – 26
24
4.35
0
3.5 – 6
1.0
0.1
0.5 – 2
-
-
-
91
56
89
92
92
1200
1300
15. stol.
13. – 14.
stol.
14.1
6.21
8.9
7.08
12.1
20.9
1.8
13.47
stopy
stopy
0.68
-
-
98
98
98
Brownsword
Appin C.
12.2
10.8
0.14
0.91
Lochmaben B
5.48
11.3
1.40
0.08
Lockerbie A
5.20
13.0
0.24
0.16
Ni, 0.012
Ni, 0.012
Ni, 0.86
As, 0.54; Sb, 0.5; P,
0.07
Ni, 0.23; Sb, 0.29;
As, 0.9; Ag, 0.05
Sb, 0.3; As, 1.03;
Ag, 0.08; Ni, 0.96
Sb, 0.46; As, 0.96;
Ni, 0.31; Ag, 0.04
6.07
4.21
4.82
7.5
5.0
4.4
1.17
0.51
0.50
1.7
6.6
4.89
6.44
5.0
15.3
14.4
Foil, Kirkstall
Foil, Kirkstall
Foil, Kirkstall
Tap, Kirkstall
Font, Liège
Charity chrlič,
Datace
1100 - 1500
1100 - 1500
1100 - 1500
1100 - 1500
Středověk
13. – 14.
Reference
-
0.5
0.2
1.9
Brownsword
Brownsword
Brownsword
146
146
146
147
152
148
114
Dymchurch
stol.
Socha, Wavrick
1453
3.6
mosazný plech,
1496 - 1504
3.0
Flandry
Mosazný památník
14. stol.
stopy
Mosazný památník
1456
1.16
Mosazný památník
1470
2.56
Zbraně;
Tower of London*
1451
10.2
Turecko
1521
12.3
Itálie
1530
13.9
Švédsko
1535
7.6
* tureckého původu, výrazné odchylky ve složení
1.2
3.5
8.2
29.5
2.6
149
142
7.14
2.13
23.3
24.2
28.5
0.08
150
150
150
2.2
1.3
2.6
0.4
-
143, 95
151
151
151
NÁLEZY ZVONŮ, ZBRANÍ, KOTLŮ A SOCH
Zvonařství bylo největší metalurgickou operací středověku. Formy se skládaly ze dvou částí, (a) jádro, které
formovalo vnitrní povrch zvonu a (b) vnější částí, neboli pláštěm, který obklopoval zvon a jádro. Podle
Theofila56 bylo jádro vytvarováno na špičatém dubovém kůlu a předloha tvaru zvonu byla vytvarována v loji.
Toto je příkladem procesu cire perdue. Lůj byl následně překryt pláštěm nebo vhodnou formou, která byla stejně
jako jádro obvykle vyrobena z vláknitého jílu smíchaného s rašelinou, trávou nebo hnojem. Dubový kůl byl
následně vytažen a pro usnadnění sušení jádra bylo odebráno i určité množství jeho materiálu. V případě
formování do jílu musí být před odlévání odstraněna všechna chemicky nevázaná voda, vzhledem k tomu, že
formovací materiál nemá dostatečnou propustnost, aby umožnil páře vytvořené při odlévání uniknout z formy,
aniž by nezpůsobila poškození formy. Po vytažení dubového kůlu byl vložen do modelu železný kruh držící
srdce zvonu a na vrcholu zvonu byla vymodelována hřídel (podpůrná konstrukce) a nálitek. Forma byla
zpevněna železnými obručemi a následně přesunuta na dno jámy, kde byla zahřívána kvůli odtečení loje a
dokončení vysoušení (viz obrázek 59).
59 Proces formování zvonu vycházející z Theofila a dalších
Zvonařská jáma datovaná do 13. století byla objevena v Cheddar v Somerset89 a byla nejspíše určena pro zvon
do kaple, postavené kolem roku 1220 n. l. Tato jáma dosahovala 1.56 m v průměru a 1.06 m hloubky a zvon
mohl dosahovat 60 cm v průměru a vážit kolem 340 kg. V jámě byly nalezeny jak kusy přepálené formy
z vláknitého jílu, které byly zahřány na teplotu kolem 500˚C, tak zbytky zvonoviny, obsahující kolem 20 % Sn,
tj. složení doporučené Theofilem. Tento způsob výroby zvonů v praxi zachycený Biringucciem v 16. stol se stal
velmi rozšířeným.90 Odlévání nebylo ale vždy prováděno v jámě: občas byl zvon odlit na úrovni terénu, přičemž
kov byl nabírán z pece nebo vynášen po rampě k horní části formy. Současné vykopávky ve Winchesteru
odkryly místo související s odléváním zvonů, které bylo nejspíše používáno pro chrámové zvony z konce 10.
století, tedy pro účely kostela předcházejícího tomu současnému. Zvon byl odlit na úrovni terénu uprostřed ruin
dřívějšího kostela.91 Jediné, co zůstalo, byla jáma, ve kterém byl umístěn oheň pro roztavení vosku nebo loje a
vysušení vnitřku formy. Část formy byla stále přítomná na původním místě po stranách jámy. Objevily zde také
kusy kovu, které se nejspíše ulomily z dělící roviny jádra a pláště. Jeden kus formy se zdá být opatřen nápisem
SC nebo ISC, což je spíše část saského než latinského nápisu. Jedná se o nejranější nález tohoto typu: žádné
saské zvony v Británii nepřežily, ale je pravděpodobné, že zde odlitý zvon si nese určitou podobnost se zvony
ilustrovanými na iluminované stránce Benedikcionálu ze St. Ethelwold (kolem roku 980 n. l.).
Pozůstatky podobné stavby, které se skládaly z kamenných základů, na nichž stály zbytky spodní části formy
zvonu z vypáleného jílu,92 byly nalezeny v Thurgarton v Nottinghamshire. Forma byla hliněná, obsahovala
dřevěné uhlí a z vnitřní a vnější strany byla vyzděná čistým jílem. Forma měla 60 cm v průměru a obsahovala
kusy zvonoviny (22 – 26 % Sn). Byla obklopena tenkou jílovou zdí, která sloužila jako zábrana k udržení tepla v
průběhu vysoušení formy. Vnitřní část formy byla vypálena do červena do hloubky 8 mm. Jíl zcela jistě
nepřekročil teplotní hranici 580˚C. Nalezený vzorek, který pocházel nejspíše z formy, obsahoval mnoho
jemného organického materiálu – patrně rybničního bláta.
115
Z vnitřní části formy pocházely zároveň tři kusy kovu (výsledky analýz viz tabulka 43). Jednotlivé kusy se
vzájemně lišily chemickým složením: jeden byl analyzován podrobněji a kromě Sn, Zn, a Pb obsahoval 0.4 %
Sb, 0.3 % As, a 0.02 % Bi. Je možné, že mezi těmito kusy kovu je zastoupen více než jeden odlitek, ale
nemůžeme vyloučit ani segregační efekt a použití několika různých materiálů s mírně odlišným složením.
Pozůstatky pece, používané patrně k tavbě, byly nalezeny 2 m jihozápadním směrem od formy, byly však značně
narušeny pozdějšími aktivitami.
Od roku 1372 n. l. se ukázalo použití loje pro tvorbu velkých zvonů příliš nákladným a jeho použití ustupovalo
na úkor „formovací šablony“.75 Poté, co bylo jádrem otáčeno, buď horizontálně jak popisuje Theofilus a jak je
vyobrazeno na okně z Yorku, nebo vertikálně jak později popisuje Kricka, bylo lojem jádro pouze pomazáno.
Předloha zvonu byla vytvořena z jílu ("rám") a pečlivě vytvarována šablonou, tenkou deskou vyřezanou do tvaru
obrysu zvonu. Se šablonou se obtáčelo kolem jádra, a nakonec s mírnou obměnou tvaru kolem předlohy. Tento
způsob umožnil zpřesnit tloušťku stěny, čímž bylo dosaženo lepšího tónu. Zvon nedosáhl ideálního tvaru až do
14. století, kdy zvony začaly zvonit společně a staly se spíše hudebními, než hlučnými nástroji.
Poté, co byl tímto způsobem vytvořen přesný tvar zvonu, byly na předlohu doplněny voskové nápisy a výzdoba.
Po vysušení byla předloha pomazána dalším lojem a nakonec byl ze stejného formovacího materiálu jako jádro
vytvořen plášť. Plášť byl zpevněn vlisovaným železným drátem a zvnějšku nakonec vyztužen železnými
obručemi. Forma byla dále zahřáta a po jejím vytvrdnutí došlo ke zvednutí vnějšího pláště pomocí provazů
připevněných k železným obručím vložených do pláště při formování. Od vyrovnaného vnějšího pláště byl
oddělen model, plášť se poté položil na bok a zbytky modelu s dekorací byly kousek po kousku odděleny z jeho
vnitřní stěny.
Oproti postupu se ztracenou předlohou je tato technika podobnější modernímu strojírenskému formovacímu
postupu. Správná poloha pláště a jádra byla zajištěna vytvořením pláště, který přímo pasoval na spodní část
jádra, takže nebyly zapotřebí žádné podpěrky. Na konci tohoto období začaly odlévané bronzové zbraně
nahrazovat neefektivní zbraně ze svářkového železa. Postupy jejich formování a odlévání byly nepochybně
odvozeny přímo od zvonařství, které bylo v celém civilizovaném světě 10. století dobře fungující.
Z roku 1451 máme kvalitní popis odlití zbraně, který musí být podobný popisu Muhammada 11., jež je datován
do roku 1464, a který může být stále k vidění v Tower of London.76 Tato zbraň se stejně jako mnoho velkých
zbraní vzhledem ke snadnějšímu nošení skládá ze dvou částí sešroubovaných dohromady (viz obrázek 60).
Menší část má průměr komory 25 cm a je přibližně 18 m dlouhá, zatímco vývrt hlavně je 63 cm a dlouhý kolem
3 m. Každá část váží 8 – 9 t. Podobně jako zvony byly tyto části odlity na místě, některé dokonce před hradbami
Konstantinopole. Jádro pro komoru a hlaveň bylo zjevně vyrobeno z tuhé směsi jílu, smíšeného se lnem,
konopím a dalšími vlákny. Plášť nebo vhodná forma byly vyrobeny v jámě a skládaly se z vnitřní vyzdívky z
vláknitého jílu silné 13 cm, která byla obklopena výztuží ze dřeva, jílu a kamení, a to jak pro její zpevnění, tak
pro podepření do svislé polohy v jámě. Jádro bylo vloženo ústím směrem dolů a pravděpodobně se nacházelo
v zemi. Přebytečná část nálitku na vrchu hlavně byla 76 cm vysoká a byla ještě za tepla přeseknut sekerou.
60 Bronzový kanón se samostatně odlitou komorou a hlavní, následně sešroubovanými dohromady (z
Lefroy94)
Dvě tavící pece, podporované dmýcháním měchy, jež byly umístěny kolem jejich obvodu, musely být velmi
podobné čínským pecím používaným za dynastie Ming. Byly vyrobeny z cihel a jílu a poháněné dřevem a
dřevěným uhlím. Roztavený kov stékal „hliněnými trubkami“ přímo do formy. Kov byl prakticky bez obsahu
Zn, Pb, Sn, As, Au a Ag, ale obsah cínu se pohyboval od 4.8 % v ústí, do 10.15 % v ostatních částech. To by
mohlo souviset se způsobem odlévání ústím směřujícím dolů.
Dalším sofistikovaným produktem této doby byly líté bronzové kotle. V Británii bylo nalezeno několik sléváren
na výrobu zvonů a kotlů, dvě z nich, datované do období let 1560-70, byly nalezeny v Exeter. Spolu
s plamennými pecemi s hlubokými nístějemi schopnými spalovat dřevo, byly nalezeny odlévací jámy. Mnoho
kotlů a pánví bylo nalezeno v Irsku a Skotsku, 97 některé v Anglii a několik z nich i ve Skandinávii.98 Vyrobeny
byly nejspíše potulnými zvonaři a mnohé z nich jsou příkladem chudého metalurgického umění. Některé
příklady irského původu jsou ukázány na obrázku 61. Byly vyrobeny s jednodílným jádrem a dělenou formou.
Držadla byla vyrobena nejspíše vyříznutím dvou otvorů, které se propojily uvnitř formy, zatímco nohy byly
vyrobeny dusáním samostatných vzorů do formy ve správných pozicích a jejich odebráním z vnitřku, když bylo
116
odstraněno jádro (viz obrázek 62). Na rozdíl od prvních zvonů nejde o příklad techniky ztraceného vosku, a je
možné tvrdit, že jde o jedny z nejranějších a nejrozsáhlejších příkladů techniky dvoudílné formy s jádrem. Jak
vidíme na obrázku 63, jádro a forma byly odděleny podpěrkami. V mnoha případech nebyly tyto podpěrky
pevně připojeny, proto v průběhu používání od korodovaly. Korozi podpěrek mohlo být zabráněno, pokud se
dbalo na jejich čistotu, měly správné složení a odlévaný kov byl dostatečně roztavený. Možná bychom ale
neměly být příliš kritičtí, protože stejné problémy nás provázejí dodnes.
Tři lité kotle původem z jiho-západního Skotska byly zkoumány autorem a v nedávné době je analyzoval
Brownsword.99 Dva z nich, z Lochmaben a Lockerbie, vykazovaly „litou“ strukturu bronzu s nízkým obsahem
cínu s malým výskytem fáze delta. Dosahovaly tvrdosti 72 a 122 HV5. Další kotel, z Appin, obsahoval 12.2 %
cínu, ale nezachoval si litou strukturu a po odlití byl zahřát na teplotu 400 - 500°C, jeho tvrdost byla 90 HV5.
Všechny viditelné stopy finálních za studena prováděných úprav jsou výsledkem vyrovnávacích postupů.
Výsledná tloušťka stěny se pohybuje od 0.8 do 2.5 mm. V celé hmotě bylo obsaženo značné množství olova a
výsledky různých analýz poréznosti jsou ukázány v tabulce 44.
61 Výběr bronzových kotlů z musea v Belfastu (z Marshall97)
1 nedaleko River Erne blízko Belturbet, hrabství Cavan; 2 nedaleko Ballymena; 3 z hrabství Antrim; 4
z Irska; 5 nedaleko River Erne blízko Belturbet; měřítko 1:10
62 Formování kotlů (podle Marshall97)
63 Detail kotle z Belfastu
Buddhismus se svou potřebou velkých soch dal podnět k vytváření velkých bronzových odlitků, jejichž ukázky
mohou být dodnes k vidění v Japonsku a Číně. Dovednost odlévání byla do Japonska přinesena kolem roku 300
př. n. l. z Číny přes Koreu. Z počátku byla tato dovednost používána pouze pro zbraně a zvony, ale v 6. stol. n. l.
začínáme zaznamenávat výrobu velkých Buddhů, jako například v Asuka v Japonsku, který byl odlit v roce 605
n. l. Je kolem 3 m vysoký, s tloušťkou stěny 1cm a váží 16 t. Velký Buddha v Nara byl postaven v roce 749 n. l.
a je 16 m vysoký, má 40 m po obvodu, tloušťku stěny více než 5 cm a váží 110 t. Byl vyroben z dřevěné
předlohy, ze které byly zhotoveny vnitřní a vnější části formy. Tyto kusy byly nakonec vypáleny a sestaveny na
místě, podobně jako skládané formy z doby bronzové v Číně. 79 - 100
MEZINÁRODNÍ OBCHOD S MĚDÍ
Již jsme se zmínili o úloze Německa v obnově produkce mědi po pádu římské říše a také je dobře známa jeho
výhradní pozice v 16. stol. Z toho důvodu stojí za to zabývat se jeho postavením ve středověku, kdy byly této
situaci položeny základy. Po otevření dolů v Sasku a Mansfeldu začala kolem roku 1200 těžba mědi ve Švédsku
ve Stora Kopparberg ve Falun. Čehož se téměř jistě ujali němečtí horníci, a tento důl zřejmě zásoboval skrze
hanzu většinu poptávky severní Evropy.101 V určitou dobu si tento obchod konkuroval s obchodem probíhajícím
jižním směrem přes Norimberk. Později byl rozšířen se znovuotevřením maďarských dolů, kde se saští horníci v
roce 1243 staly zakladateli 16 měst ve Spiši – ve Slovenském rudohoří.
V roce 1502 se mezi městy Mansfeld a Norimberk vytvořilo spojenectví, přičemž v přibližně stejné době
Fuggerové z Augšpurku, jež měly monopol na maďarskou a tyrolskou měď, s touto mědí obchodovaly přes
Lipsko. Fuggerové zjevně zprvu spoléhali na primitivnější techniky dolování i pyrometalurgické výroby, které
nepochybně přetrvaly v oblastech mimo Německo, jako například na Britských ostrovech. V roce 1500 stál
Jakob Fugger na prahu světového monopolu s mědí, ale z politických důvodů nastal úpadek a v roce 1546
opustili Fuggerové maďarskou část obchodu.
Existence evropského obchodu s mědí, koncentrovaného v Německu, umožnila směnu mědi za koření a další
materiály z východu a Afriky. Je pravděpodobné, že tento obchod, prováděný především Portugalci, byl od 16.
stol. zodpovědný za zvyšující se používání mosazi a olověné mosazi v sochařství v Nigérii. Západní Afrika
získávala slitiny mědi ze severu již od 12. stol., kdy například karavana zřejmě z Maroka opustila náklad 20% Zn
mosazi na západní Sahaře. Nicméně je pravděpodobné, že některé slitiny, především bronzy, měly lokálnější
původ.102
117
Je ale třeba pamatovat na to, že Nigérie a její soused Niger mají vlastní měděná a olovnato-zinková ložiska a
v současnosti přibývá dokladů, že byly v raných dobách využívány a mohly být dokonce zdrojem kovu pro
slavné „Beninské bronzy“.
Olovo a Stříbro
Bez ohledu na další skutečnosti v tomto období není pochyb o tom, že většina stříbra byla získávána z olověných
a měděných rud kupelací. V mnoha mincovních ražbách od sedmého století nahradilo stříbro postupně zlato, a
větší podíl tohoto stříbra byl čerpán spíše z olova než z mědi. Je proto velmi překvapující, že se v raných dobách
nedozvídáme více informací o těžbě olova. Samozřejmě že po zániku římských měst bylo dostupné značné
množství odpadového olova, ale to mělo jako zdroj stříbra pouze malé využití, protože ho v této formě bylo
málo.
Je pravděpodobné, že španělské doly, které byly tak intenzivně využívány v raném období římské okupace,
fungovaly i nadále, ale kromě dolů na rtuť v Almaden je pro toto tvrzení v průběhu arabské okupace nedostatek
dokladů. V Evropě se obchod s kovem dočasně zastavil, ale můžeme předpokládat, že docházelo k těžení
lokálních zdrojů, kvůli zásobení lokálních mincoven. V 10. stol. je doložen značný mezinárodní obchod. 103
Například celkové množství 40 t stříbra, potřebných k zaplacení anglické Danegeld v 10. a 11. stol. při čtyřech
různých příležitostech, mohla představovat produkci 400 000 t olova s průměrným obsahem stříbra 0.1 %. To
však neznamená, že veškeré toto stříbro pocházelo ze soudobé anglické produkce olova. Velké množství
pocházelo z mincí, které byly určitou dobu v oběhu a určité množství bylo z dalších zdrojů.104 Anglie musela být
velmi bohatou zemí a z pokladu ze Sutton Hoo víme, že angličtí králové byly schopni nashromáždit značné
osobní bohatství.
Co bylo příčinou tohoto zdánlivého bohatství a co bylo zdrojem stříbra? Víme, že Německo v této době platilo
stříbrem posílaným do Anglie za něco, co od nich získávali. Rammelsberg v Harzu byl pravděpodobně zdrojem
kovu, ale nepochybně přispěly také saské doly. S největší pravděpodobností byla do Německa dovážena vlna.
Není pochyb o tom, že anglická produkce olova dosahovala vysokých hodnot a její většina byla kuplována pro
stříbro, nicméně průměrný obsah stříbra byl nízký. Během dvou století po dobytí Německa se anglický vývoz
nerostů zvýšil desetkrát.105 Olověné ingoty byly vyváženy do Francie za účelem pokrývačství a do zahraničí šel
také velký podíl cínu. Velké množství bylo také navíc využíváno v klášterech v Anglii. Ve 12. století cestovalo
100 nákladů z Newcastle do Rauen a 241 nákladů bylo exportováno z Yorku. Druhá dodávka nejspíše pocházela
z dolů v Yorkshire. Kov z dolů v Derbyshire byl vyvážen přes Boston a King's Lynn. Obchod v této formě
pokračoval až do 16. stol.
Jsou zaznamenány doly, poskytující přírodní stříbro. Biringuccio se zmiňuje o jednom v Schio, nedaleko
Vincenza v Itálii, který používal proces amalgamace v kolovém mlýnu, v obtížných případech s přidáním octa,
žluči a měděnky. Jde jistě o odkaz na proces, který se v jižní a střední Americe stal procesem „Patio“.
Agricola107 zmiňuje využití tohoto procesu pro zlato, ale ne pro stříbro, přestože byl seznámen s prací
Biringuccia. Zdá se, že rudná tělesa byla zpracovávána dalšími procesy, jako například procesem Saigerovým
(viz výše), přičemž amalgamace byla v Evropě na ústupu.
Doly poblíž Beinsdorf v Sasku, kde se nacházelo odhalené ryzí stříbro a přírodní měď byly otevřeny v roce 922 a
mohou být srovnávány s dolem na stříbro v Hildeston ve Skotsku,108 který těžil přírodní stříbro až do roku 1873.
V Derbyshire byly doly na olovo v provozu v roce 835 a v domesdayově průzkumu z roku 1086 je zmíněno
sedm plumbaria.20 Olovo z Derbyshire je ale samozřejmě chudé na stříbro a je nepravděpodobné, že výrazně
přispívalo k jeho dodávkám. Nicméně je známo, že skupina usedlostí poslala 40 lb (18 kg) stříbra do mincovny
v Derby.
Švédská měď z Falun obsahovala kolem 0.1 % Ag a 0.005 % Au, přičemž tento důl byl jistě v provozu v roce
1200, ne-li dříve.81 Doly v Alston v Cumberland byly v provozu kvůli těžbě stříbra a olova mezi léty 1100 a
1307 a biskupové měli od panovníka dovoleno získávat stříbro z dolu v Durham. Ve 14. stol. byla těžba olova a
jeho pyrometalurgická výroba v celé Evropě v plném proudu a bylo v ní zaměstnáno velké množství lidí.
Zmínka hovoří o 10 000 lidí v oblasti Mendip v době vlády Edwarda IV. Je nepravděpodobné, že by počty byly
tak vysoké, nicméně zatímco horníků a hutníků bylo pár, úpravě rud se věnovalo značné množství žen a dětí.
Používaný proces pyrometalurgické výroby prošel od římské doby drobnou obměnou. Velké množství olova
bylo redukováno v „boles“ nebo v pecích s nuceným tahem vzduchu na nechráněných místech, jež produkovaly
118
strusku s vysokým obsahem olova (viz obrázek 64). Je téměř jisté, že tato struska byla zpracována umělým
proudem vzduchu ve struskových výhních, které byly podobné kovářským výhním a železářským pecím.
K získání stříbra z olova byl používán kupelační proces, jehož princip se opět nezměnil, pouze se zvětšilo jeho
měřítko. Nicméně pro získávání stříbra z mědi máme první jednoznačný doklad procesu prohřívání a likvace
olova. Proces prohřívání olova zahrnuje vsazení několikanásobně většího množství stříbronosné mědi spolu
s olovem do pece nebe kupelky. Olovo rozpustí stříbro obsažené v mědi a následně je z něho získáváno.
Počátkem 16. století bylo téměř všechno olovo odstříbřováno, buď redukcí s olovem, následovanou likvací
olova, nebo získáváním stříbra z kamínku přidáním olova do pece. Při vývoji došlo ke smíšení trojnásobku
hmotnosti mědi a olova a k tavbě ve vysoké peci. Slitina olova a mědi byla odpíchnuta a v průběhu tuhnutí se
tyto dva kovy oddělily za vzniku jemně rozptýlené slitiny, kde bylo všechno stříbro součástí olova. Slitina byla
kvůli vytavení olova znovu zahřáta v samostatné výhni do červeného žáru, zanechávající pórovitou měď. Olovo
bylo následně kuplováno pro získání stříbra. Tato metoda byla Portugalci v roce 1591 přinesena do Japonska,
kde v 19. století prodělala technologie drobnou změnou, při které byla manuálně lisována takovým způsobem, že
mohlo být olovo vytlačeno.79
Tato metoda je běžně označována jako Saigerův proces, podle jeho německého jména a zdá se, že byla známa od
nejranějších dob.
64 Raná redukční pec „bole“ na olovo z Yorkshire (z Raistrick141)
Zinek
Ve středověku došlo k zavedení kovového zinku, s jistotou v Číně a možná i v Evropě. Theofil použití kovového
zinku neznal a vzhledem k jednoduché výrobě kalamínové mosazi nebylo použití kovového zinku pro tyto účely
příliš podnětné. Kovový zinek není z hlediska výroby jednoduchým kovem, protože oxidy zinku nemohou být
redukovány dřevěným uhlím za teplot pod 1 000°C. I když je možné takovéto teploty poměrně jednoduše
dosáhnout pomocí dmýchání měchy, komplikace nastává v tom, že zinek dosahuje bodu varu při 923°C a kov se
proto vytváří ve formě par, které vyžadují zvláštní zacházení, než může být kov úspěšně zkondenzován. To je
důvod k tomu, proč trvalo mnohem delší dobu, než se zinek objevil na historické scéně, oproti například olovu,
mědi, cínu a železu.
Z období před naším letopočtem existují jeden nebo dva příklady výskytu zinku, 109 ale je možné, že se jedná
pouze o náhodná ložiska zinku, zkondenzovaná ze zinkových par vyloučených při výrobě kalamínové mosazi.
Tvrdí se, že Čína poprvé vyráběla zinek v období let 200 př. n. l. – 200 n. l.110 V době dynastie Ming byly
vyráběny mince, které obsahovaly 97- 99 % Zn a 1-24 % Cu111 a obsah zinku v mosazích se výrazně zvýšil112
(viz obrázek 39).V roce 1585 byly vyráběny a vyváženy pláty zinku vážící 60 kg. 113 Holandské východo-indické
lodě vezoucí náklad zinkových ingotů z Číny ztroskotaly na Mauritiu v roce 1609.114
Ze 14. stol. máme dvě zmínky o výrobě zinku v podobě oxidu z Íránu.115, 116 První je od Marca Pola a zmiňuje se
o zahřívání zinkových nerostů za účelem výroby oxidů zinku, nebo „tutty“, nedaleko Kerman. Druhá zmínka je
detailnější a je datována k roku 1340. Ruda obsahující zinek byla rozemleta, zvlhčena a zformována do tyčí
dlouhých kolem 50 cm a s 2 cm v průměru. Tyto tyče byly zahřívány v peci, kde se zinek odpařoval a ve vyšších
úrovních pece byl ve formě oxidu sbírán v zařízení podobném kondenzátoru. Obrovské haldy použitých tyčí, jež
jsou dnes především v podobě oxidů železa a mohou být spatřeny ve východním Íránu u Deh Qualeh, severně od
Kerman.117 Určité množství ZnO bylo využíváno na oční masti, ale je jisté, že výroba byla velmi rozsáhlá a
většina ZnO z blízkého východu musea jít na výrobu mosazi.
V Indii, v Zawar u Udaipur v Rajasthanu probíhala mezi 10. a 16. stoletím významní výroba zinku,
pravděpodobně v podobě kovu.119 V nedávné době byly nalezeny obrovské haldy a stěny malých destilačních
baněk, složených ze zahrocených eliptických kusů ze sklovitého jílu, jež jsou 25 cm dlouhé a mají 15 cm
v průměru. Baňky byly na jednom konci uzavřené, a na druhém otevřené. Do nich byly vložené 2.5cm trubičky.
Dnes je zřejmé, že těchto destilačních baněk bylo umístěno ve čtvercové peci 36, kdy jejich otvory byly
umístěny v dírách ve čtvercové desce, takže páry zinku se kondenzovaly a stékaly dolů do miskovitých nádob
pod baňkami. Destilační baňky byly naplněny zinkovým nerostem a dřevěným uhlím. 119 Tento proces byl
používán od raného středověku až do 18. století a je odhadováno, že haldy v Zawar představují výrobu 100 000 t
kovového zinku.
119
Co se týče Číny, v učebnici metalurgie je zmínka, datovaná do roku 1637, o výrobě zinku v uzavřených
kelímcích.110 Vsázka se skládala ze směsi kalamínu a dřevěného uhlí, a kovový zinek byl uložen ve vrchních
částech kelímků a získáván drcením vzniklé směsi. V roce 1785 byla v přístavu v Gothenburg ztracena zásilka
zinkových ingotů na cestě z Číny do Švédska. Zásilka byla zachráněna v roce 1872 a bylo zjištěno, že
dosahovala čistoty 98.99 %.
Je známo, že vertikální proces destilace byl v jihozápadní Číně používán až do současnosti. Byl prováděn
v zahřívaných kelímcích vysokých 1 m, a zinkové páry se kondenzovaly v miskách upevněných u jejich
vrcholu.120
Mincovnictví
V období stěhování národů poklesla hodnota zlata, jakožto hlavního mincovního kovu, a došlo k jeho nahrazení
stříbrem. Anglo-sasové v Británii v sedmém století založili mincovny v Londýně, Canterbury a Winchesteru. Za
doby Alfreda byly založeny další mincovny v Bath, Exeteru, Gloucesteru a Oxfordu. V roce 928 bylo zavedeno
mono metalické mincovnictví a z Londýna byly provincionálním razičům mincí distribuovány raznice. V této
době fungovalo kolem 5 mincoven.
Ve Skandinávii na baltských ostrovech bylo vykopáno velké množství stříbrných mincí, kdy většina z nich
pocházela z Anglie a bezpochyby byly z velké části pozůstatky Danegeldu z 10. a 11. stol. Ve čtyřech letech,
991, 994, 1002 a 1007, opustilo Anglii celkem 40 t stříbra. Efektivnost aparátu, který razil tyto mince a
shromažďoval je, musela být pozoruhodná.121
Určité baltické stříbro bylo muslimského původu z emirátů na východě a severovýchodě Černého moře. Tento
zdroj ustal v 11. stol., kdy byly tyto doly opuštěny. Avšak existuje podezření, že muslimská okupace Malé Asie
vyústila v obnovení a intenzivní využívání těchto stříbrných ložisek. Mincovnictví ve 13. století mělo tendenci
úpadku, a to kvůli odstřihávání i dalším důvodům. V roce 1299 bylo v Británii nařízeno vytvořit nové ražby, a
mincovna byla umístěna v Tower of London.122 Ve skutečnosti britské mincovnictví opustilo Tower pouze
v roce 1970, kdy byla vytvořena nová mincovna v jižním Walesu. Kontinuální řada zkušebních plíšků, kterou
byla testována kvalita mincí, existovala od roku 1279.123
Manuálně bylo raženo ohromné množství středověkých evropských mincí, ale v raných dobách existoval pevný
vztah die axes, a jejich opuštění nastalo přibližně s přechodem od zlatých tremisses ke stříbrným penny. Vrchní
razidlo (neboli trussel) se skládalo ze železného razníku, a dolní matrice (neboli pile) tvořené zužujícím se
blokem železa, zapuštěného jako kovadlina v kusu dřeva. Obě části obsahovaly rytou ocelovou nebo bronzovou
raznici, mírně vystupující z kusu železa. Sada železných raznic byla nedávno nalezena v kontextu angloskandinávského Yorku. Přestože nebyly zatím zcela prozkoumány, zdá se, že na povrchu byly poocelené, stejně
jako římské raznice nalezené v Trier.124
Oproti manuálnímu ražení se objevují určité odchylky. Existuje sada ocelových raznic z Algiers, které měly být
používány v letech 1115-1116 v mincovně v Nul v Maghrebu. Ty byly opatřeny čepem, takže v případě potřeby
bylo možné získat soudržné spojení obou částí raznic.125 Je však možné, že raznice s čepem nebyly zavedeny
v období před 18. stol. Mimoto se má za to, že většina arabských raznic byla stále z bronzu a že byly vyrobeny
vyříznutím tvaru do olova, následným otisknutím do jílu a zhotovením raznic odlitím z bronzu.126 Ocelové
raznice byly samozřejmě vyryty přímo, ledaže by byly vyrobeny moderním způsobem, tedy vyrytím do měkké
uhlíkaté oceli, vytvrzením, následným vylisováním do raznice z měkké oceli a jejím vytvrzením. Zdá se, že
bronzy s vysokým obsahem cínu byly v tomto období dostatečně tvrdé na výrobu relativně měkkých mincí
z ušlechtilého kovu. Střížky byly buď kusy plechu vystřižené nůžkami do patřičné velikosti, nebo kolečka
odseknutá z tyčí. V Británii bylo v roce 1280 stříbro odlito do podoby čtyřhranných tyčí, které byly nařezány a
vykovány do kulata.
Zdá se, že v této době nebyly žádné mince oficiálně vyráběny odléváním, nicméně tento způsob byl stále
používán padělateli. Až do renesance nebyly zavedeny stroje, a raznice na předlisky vřetenového lisu byly
používány kolem roku 1530.127, 128 Složení raných byzantských zlatých mincí a některých dalších dřívějších
ražeb bylo 98 % Au129 a v žádných raných zlatých ražbách není možné nalézt obsah mědi vyšší než 5 %, nejspíše
kvůli dodatečnému vytvrzování. Vytvrzení zlatých ražeb bylo prováděno pomocí stříbra, které zřejmě
dosahovalo kolem 30 % obsahu. Velká část (pravděpodobně všechno) zlato bylo přírodního původu, protože
120
obsahuje pouze 1 % Cu a maximálně 20 % Ag. Nicméně z poloviny sedmého století máme příklady mincí
obsahujících 59 % a 69 % Ag, které musely mít velmi světlou barvu. V byzantských a arabských mincovnách
byly také vyráběny měděné a bronzové mince s nižší hodnotou.130 V současnosti není známo, odkud měď
pocházela, ale rozsáhlé struskové haldy datované do římsko-byzantského období se nacházejí na jižním pobřeží
Černého moře,117 na Kypru a v Izraeli. Je možné, že určité množství kovu pocházelo z ložisek severně od
Konstantinopole, nacházejících se nyní v Bulharsku.
V Británii proběhl přechod ze zlatých na stříbrné mince v letech 660 – 670. Stříbrné sceattas z let 700 – 710 n. l.
obsahovaly kolem 95 % Ag, 1 – 3 % Au a kolem 4 % Cu. Mohlo jít o nelegované stříbra, nebo výsledek
kupelace s přídavkem mědi. Zlato se při kupelaci neztrácí, ale pravděpodobněji bylo vloženo přidáním starých
mincí ze slitiny zlata a stříbra. Pozlacování povrchu není nijak doloženo.
Britský stříbrný zkušební plíšek z roku 1279 obsahoval 6.19 % Cu, 0.81 % Pb a 0.3 % Au. 123 Zjištěný obsah
olova je typický pro stříbro z kuplovaného olova, avšak měď byla v tomto případě přidána záměrně. Tento
šterlinkový standard byl udržován s určitými výjimkami (v letech 1542 a 1600) až do současné doby. Nejranější
zlaté zkušební plíšky, datované do roku 1477, obsahovaly 99.35 % Au, 0.515 % Ag a 0.135 % Cu, přičemž zlato
muselo být čištěno chemickým „odlučováním“, tedy rozpouštěním stříbra v kyselině.
Slitiny cínu a proces pocínování
O technikách používaných k výrobě cínu nemáme v této době prakticky žádné informace. Rané cínové ingoty
(„Židovský domácí cín“) byly planokonvexní, stejně jako ingoty z rané doby železné a doby římské, a je velice
pravděpodobné, že byly redukovány stejným způsobem. Koncem tohoto období se zřejmě objevují obdélníkové
ingoty, které byly pravděpodobně výsledkem „ražení“, postupu kontroly kvality uvaleného na cornwallský
cínový průmysl kolem roku 1200 n. l. Avšak ve spodních vrstvách cínové huti ve Week Ford na Dartmoor v
Devonu bylo zjištěna zjištěno starší časové zařazení, přiřazené k roku 700 n. l. 131
Cín byl využíván hlavně pro pewter (slitina cínu a olova), a pro tyto účely byl často zolovňován, kvůli jeho
vytvrzení a učinění ho dále zpracovatelným. Různé země měly v tomto ohledu odlišné standardy, a jak jsme
viděli u římských materiálů, obsah olova se mohl výrazně různit, ale obvykle tvořil 20 %.132 Cín nebo pewter byl
odléván do kovových, pískových nebo kamenných forem, nepodobných těm římským, a dokončen byl
vytepáním do požadovaného tvaru. Některé nádoby byly vyrobeny „vbíjením“, tedy vytepáním ingotu nebo
plechu a jiné nádoby byly do finálního tvaru stáčeny. Samozřejmě že jednou z největších výhod tohoto kovu
byla jeho obrovská tvárnost a malá tendence k vytvrzování během tváření.
Spojování vysoce kvalitního pewter (s vysokým obsahem cínu), jakým je Britský kov, mohlo být provedeno
pájením cíno-olověnými pájkami typu 60/40, které tají při teplotě hluboko pod bodem tání cínu. Méně kvalitní
pewter mohly být spojovány pouze lokalizovaným roztavením samotného kovového plechu. Dnes jsou dostupné
složitější pájky obsahující bismut, které mají nižší bod tání a mohou být proto používány na pewters s vysokým
obsahem olova. V současnosti neexistuje žádný doklad, že by tyto slitiny byly používány v raných dobách.
Na konci 15. stol došlo v Evropě k vynálezu tisku. To vyžadovalo využití cíno-olovněných slitin, jakožto kovů
liter. Lité bronzy byly používány na korejské značky již v letech 1403-1443, takže tato myšlenka nebyla nová.133
Je téměř jisté, že Gutenbergova první litera byla z běžně používané pewter, tedy Sn s 20 % Pb. Brzy však bylo
zjištěno, že přidáním antimonu, případně bismutu se dá docílit lepších vlastností, jako například nižšího
povrchového pnutí původní slitiny pewter, který již má určité vlastnosti požadované od vyhovujícího kovu, tedy
vysokou měrnou hmotnost a nízký bod tání. Zdá se, že Biringuccio90 znal pozitivní vliv antimonu na slitiny cínu
a olova. Složení moderních typů kovů spadá do rozmezí 20-25 % Sn, 50-60 % Pb a 19-25 % Sb.
Pocínovávání bronzů zřejmě začalo v rané době bronzové, protože bylo objeveno několik plochých seker, které
mají povrch bohatý na cín. Nicméně současné práce ukázaly, že tento jev byl nejspíše způsoben inverzní
segregací a že cín nebyl vždy aplikován v kapalném stavu úmyslně.134, 135 Ve středověku bylo běžnou praxí
pocínování železných ostruh,136 avšak tato technologie nebyla používána pro třmeny. Nejspíše proto, že ostruhy
byly osobní ozdobou, která se nosila uvnitř, zatímco třmeny, stejně jako hroty kopí a další výrobky ze železa,
zůstávaly venku a v případě potřeby byly leštěny, nebo byly vyrobeny z mosazi. Meče byly samozřejmě
chráněny jejich pochvou. Pokovovacím materiálem byl čistý cín nebo slitiny cínu a olova, a předpokládá se, že
ostruhy byly nejprve pokryty tavidlem a následně posypány práškovým cínem.
121
Dalšími variantami pocínování bylo plátování železa bronzem, pozlacení bronzu a plátkové zlacení bronzu.
Theofilus sděluje určité informace o používaných technologiích.137 Pláty mědi byly nejprve poškrábány a žárově
pocínovány, spodní strany hlav hřebů byly pocínovány železem a železné obklady varhan byly pocínovány
oboustranně, aby se zabránilo jejich korozi. Theofilus doporučuje očistit železo pilníkem a vložit jej do nádoby
s roztaveným cínem, pokrytým lojem, a varuje před dotykem rukou po opilování povrchu. Jde o něco velmi
podobného modernímu pocínování. Popsal také speciální vibrační nástroj pro zdrsnění a čištění povrchu před
nanesením inkrustace a vyjasnil, že inkrustace byla prováděná tlakovým svařováním, kde byl užitý kov za
studena zatlučen do připraveného povrchu.
Zlacení v ohni (rtuťové) začalo s teplou směsí surového vinného kamene (surový alkalický vinan), soli, vody,
rtuti a čerstvě namletého zlata. Směs byla rozmíchána a nanesena na stříbrný předmět lněným hadříkem a
kartáčkem z prasečích štětin. Na začátku amalgamace byl, předmět byl zahřát dřevěným uhlím a měděným
pozlacovacím nástrojem na něj byly naneseny zlaté plátky. Theofilus varoval před zkoušením pozlatit olovnatou
mosaz nebo olovnatý bronz rtutí.138, 139 Současné analýzy předmětů ze slitin mědi ukazují, že jeho doporučení
byla obecně dodržována.
Výroba cínovaných plechů, tedy pocínování železných plechů, byla vyvinuta ve středověku. Tento proces
pravděpodobně začal ve 13. století ve Wunsiedel v Fichtelgebirge.140 Je známo, že kupec z Norimberku dodal
v roce 1428 do Nizozemska 28 tonnelets pocínovaného plechu. Wunsiedel byla lokalita se starším dolem na cín:
natolik velké využití cínu přirozeně vyžadovalo lokální zdroj a zdá se, že když se rozvinul obchod
s pocínovanými plechy, Norimberští skoupili lokální doly na cín. Železné plechy pocházely z Oberpfalz, a zdá
se, že tyto dva zdroje byly až do 16. století pro evropské požadavky dostačující.
Pocínování bylo prováděno nejprve ponořením železných plechů ve skupinách po 300 do lázně kvasících otrub a
umístěné poblíž stěny pece, po dobu tří nebo více dní. Poté byly umyty a jeden po druhém umístěny do lázně
loje a následně předběžně pocínovány v horké cínové lázni, kde byly ponechány 15 nebo 30 minut. Železné
nádrže obsahující cín měřily napříč 50 2 40 a byly 50 cm vysoké. Francouzi používali k zesílení povlaku cín
obsahující 1.5 % Cu. Po předběžné cínovací operaci byly plechy dokončeny v chladnější lázni těsně nad teplotou
tání cínu, čímž mohla být aplikována silnější vrstva. Nakonec byly očištěny ve směsi otrub a mouky.
Odkazy
1 H. R. ELLIS DAVIDSON: 'The sword in Anglo-Saxon England', 1962, Oxford, Oxford University Press.
2 A. K. ANTEINS: J. Iron Steel lnst., 1968, 206, 563.
3 E. SALIN: 'La civilization Merovingienne', part 3, Les Techniques, 1957, Paris.
4 A. M. ROSENQVIST: 'Sverd med Klinger omert medfigurer i Kopperlegerunger fra elders jernalder i
Universitets Oldsamling', 1967-S, Oslo, 1971, Universitets Oldsaksamlings Arbok.
5 E. M. JOPE: Ant. J., 1946, 26, 70.
6 G. BEHRENS: Mainzer Zeit., 1946-48, 41-43, 138.
7 E. E. EVANS: Ulster J. Arch., 1948, 11, 58.
8 Lupa z Carrigmuirish v Co. Cork, v Irsku, vážící 3.6 kg byla laskavě zapůjčena k průzkumu profesorem M. J.
O'Kelly.
9 M.S. GUISEPPI: Arch., 1913, 64, 145.
10 I. SERNING: Durrer Festschrift, 73-90.
11 R. PLEINER: Slovenska Arch., 1961, 9, 405.
12 V Baysdale v severním Yorkshire například: osobní komunikace s A. Abergem.
13 W. GUY AN: Durrer Festschrift, 163-194.
14 D. W. CROSSLEY and D. ASHURST: Post-Med. Arch., 1968, 2, 10.
15 R. PLEINER: RHS, 1962-3, 3, 179.
122
16 G. HACKENAST et al.: A Magyarorszagi Vaskohaszat Tortenete a Korai Kozepkorban, 17, 1968, Budapest,
Akademie.
17 VITRUVIUS: 'Ten books on architecture', (Trans. M. H. Morgan), 1914, Cambridge, Cambridge University
Press.
18 Gregory of Tours: 'History of the Franks.' (ed. 0. M. Dalton), 1927, Oxford, Oxford University Press.
19 M. T. HODGEN: Antiquity, 1939, 13, 261.
20 SIR H. ELLIS: 'A general introduction to Domesday Book', 1833, London, Commissioner on The Pipe Rolls of
the Kingdom.
21 G. T. LAPSLEY: Eng. Hist. Rev., 1899, 14, 509.
22 Taccola's furnaceof1440isillustrated in H. R. Schubert: 'History of the British iron and steel industry', 135.
23 J. R. SPENCER: Tech. Cult., 1963,4, 201.
24 G. HACKENAST: RHS, 1967, 2, 73.
25 J. PERCY: "Metallurgy iron and steel", 278, 1864, Murray.
26 W. G. COLLINGWOOD: THSLC, 1901, 53, 14.
27 OLE EVENSTAD: Bull. HMG, 1963, 2, (2), 61.
28 R. SCHAUR: Stahl u. Eisen, 1929, 49, 489.
29 J. PERCY: op. cit., 321.
30 R. F. TYLECOTE et al.: J. Iron Steel Inst., 1971, 209, 342.
31 G. MAGNUSSON: 'Lapphyttan- an example of medieval iron production', In: 'Medieval Iron in Society' (ed.
N. Bjorkenstam eta/.), Jernkontorets Forskning, H 34, 1985, 21-60.
32 I. SERNING, HANS HAGFELDT and P. KRESTEN: 'Vinarhyttan', Jernkontorets Forskning, H 21, 1982.
33 R. F. TYLECOTE: 'The early history of the iron blast furnace in Europe; a case of East-West contact?' In:
Medieval Iron in Society', (see Ref. 31), 158-173.
34 N. BJORKENSTAMandS. FORNANDER: 'Metallurgy and technology at Lapphyttan', In: 'Medieval Iron in
Society' (see Ref. 31), 184-228.
35 C. S. SMITH et al.: Tech. Cult., 1964, 5, 386.
36 E. BOHNE: Stahl u. Eisen., 1928, 48, 1577.
37 J. NEEDHAM: 'The development of iron and steel technology in China', 1958, London, Newcomen Society.
38 R. D. SMITH and RUTH R. BROWN: 'Bombards; Mons Meg and her Sisters', Monog. No.1, Royal
Armouries, Tower of London, 1989.
39 J. W. ANSTEE and L. BIEK: Med. Arch., 1961, 5, 71.
40 R. F. TYLECOTE and B. J. J. GILMOUR: 'The metallurgy of early ferrous edge tool sand edged weapons',
BAR. Brit. Ser. 155, Oxford, 1986.
41 'TO-KEN': A catalogue of an exhibition of Japanese swords held in the Ashmolean Museum, Oxford, 1968,
London.
42 H. H. COGHLAN: 'Notes on prehistoric and early iron', 166, Oxford, Pitt-Rivers Museum (quoting M.
Chikashigo, Alchemy and other chemical achievements of the ancient Orient, Tokyo, 1936).
43 H. O'NEILL: Trans. Inst. Weld., 1946, 9, 3.
44 C. S. SMITH: 'History of metallography', 1960, Chicago, Chicago University Press.
45 H. W. VOYSEY: J. Asiatic Soc. Bengal, 1832, 1, 245.
123
46 F. BUCHANAN: 'A journey from Madras through the countries of Mysore, Canara, and Malabar', 1807,
London.
47 K. N. P. RAO et al.: Bull. HMG, 1970, 4, (1), 12.
48 J. NEEDHAM: 'The development of iron and steel in China', Newcomen Society, 1956, Plate 15, Fig.25, (AD
1334).
49 MARTIN RUSSEL: Osobní komunikace, Srpen 1981.
50 J. P. FRENKEL: Tech. Cult., 1963, 4, 14.
51 W. ROSENHAIN: J. Roy. Anthrop. Inst., 1901, 31, 161.
52 B. BRONSON: 'Terrestrial and meteoric nickel in the Indonesian Kris', JHMS, 1987, 21(1), 8-15. (see also
letter by A. Maisey in JHMS, 1988, 22(1), 58-59).
53 P. WHITAKER and T. H. WILLIAMS: Bull. HMG, 1969, 3, (2), 39.
54 Stewart Rowe z Brisbane, Austrálie, objevil, že je možné ze starého vlečného lana vyrobit kvalitní
damaskované čepele, ve kterých se pozoruhodně dobře svářejí vnější vrstvy vláken oduhličené oceli.
55 R. E. OAKSHOTT 'The archaeology of weapons', 143, 1960, London.
56 J. G. HAWTHORNE and C. S. SMITH: 'On divers arts; the treatise of Theophilus', 1963, Chicago, Chicago
University Press.
57 C. P ANSERI: 'Ricerche Metallografiche Sopra, Una Spada da guera del XII secolo', 1, Quad. I, 1954,
Milano, AIM.
58 H. E. BUHLER and C. STRASSBURGER: Archiv. Eisenh., 1966, 37, 613.
59 Sir F. Stenton (ed.). 'The Bayeux Tapestry', 1957, New York, Phaidon; plate I showing the death of Harold;
H. H. Coghlan, op. cit., 191.
60 C. FELL: TCWAAS, 1956, 56, 67.
61 A. R. WILLIAMS: 'Four helms of the 14th century compared' J. Arms and Armour Soc. 1981, 10 (3), 80-102.
62 H. H. COGHLAN and R. F. TYLECOTE: 'Medieval iron artefacts from the Newbury area of Berkshire',
JHMS, 1978, 12(1), 12-17.
63 E. E. P. COLLINS and H. H. BEENY: Man, 1950, 50, 114.
64 E. M. BURGESS: Ant. J., 1953, 33, 48, 193.
65 A. R. WILLIAMS: 'The manufacture of mail in medieval Europe: a technical note', Gladius, 1980, 15, 105134.
66 A. SNODGRASS: 'Early Greek armour and weapons', 1964, Edinburgh, Edinburgh University Press.
67 C. S. SMITH: Tech. Cult., 1959-60, 1, 59, 151.
68 G. W. HENGER: Bull. HMG, 1970,4, (2), 45.
69 J. E. REHDER: 'Ancient carburization of iron to steel', Archeomaterials, 1989, 3(1), 27-37.
70 J. STEAD: 'The uses of urine', Old West Riding, 1981, 1(2), 12-18.
71 R. THOMSEN: J.lron Steel Inst., 1966, 204, 905.
72 Peter Crew, který redukoval bahenní rudy z Walesu zjistil, že ve vykované lupě mohou poskytovat až 1 %
As.
73 O. JOHANNSEN: Stahl u. Eisen, 1910, 30, 1373.
74 J. C. ALLAN: Bull. HMG, 1968, 2, (1), 47.
75 W. GOWLAND: J. Inst. Metals, 1910, 4, 4.
76 R. HARTWELL: J. Econ. Hist., 1966, 26, 29.
124
77 M. L. PINEL et al.: Trans. AIMME., 1938, 5, Tech. Pub No. 882, 20.
78 K. KUBOTA: 'Japan's original steelmaking and its development under the influence of foreign technique', 6,
1970, Pont a Mousson, Int. Co-op. Hist. Tech. Committee.
79 W. GOWLAND: Arch., 1899, 56, 267.
80 K. KIRNBAUER: In 'Copper in nature, technique, art and economy', 40, 1966, Hamburg.
81 S. LINDROTH: 'Gruvbrytning och Kopparhantering vid Stora Kopparberget', 2 vols., 1955, U ppsala,
Almquist and Wiksells Boktryckeri AB.
82 P. S. DE JESUS: 'A copper smelting furnace at Hissarcikkayi near Ankara, Turkey', JHMS, 1978, 12(2), 104107.
83 N. CUOMODICAPRIO and A.STORTI: 'Oridinamenta Super Arte Fossarum Rameriae Et Argentariae
Civitatis Massae', In; The Crafts ofthe Blacksmith', (ed. B.G. Scott and H. F. Cleere), Belfast, 1984, 149-152.
84 J. G. CALLANDER: PSAS, 1931-1932, 66, 42.
85 N. BARNARD: 'Bronze casting and bronze alloys in ancient China', 1961, Canberra.
86 Může být spatřen v chrámu v York v severní uličce nedaleko transeptu.
87 B. J. LOWE et al: 'Keynsham Abbey excavations; 1961-1985', Proc. Sam. Arch. Nat. Hist. Soc., 1987, 131,
81-156.
88 J. R. HARDING: Man, 1960, 60, (180), 136.
89 P. RAHTZ: Med. Arch., 1962- 3, 6-7, 53.
90 V. BIRINGUCCIO: 'Pirotechnia', (ed. C. S. Smith and M. T. Gnudi) 1943, New York.
91 M. BIDDLE: Ant. J., 1965, 45, 230; see also Foundry Trade f., 1964, 117, 460.
92 P. W. GATHERCOLE and B. WAILES: Trans. Thoroton Soc., 1959, 63, 24.
93 J. G. M. SCOTT: Trans. Devon Assoc., 1968, 100, 191.
94 J. H. LEFROY: Arch.J., 1868, 25, 261.
95 A. R. WILLIAMS and A. J. R. PATERSON: 'A Turkish bronze cannon in the Tower of London', Gladius,
1986, 17, 185-205.
96 C. G. HENDERSON: 'Archaeology in Exeter, 1983-84', Exeter Museums Arch. Field Unit, 1985.
97 K. MARSHALL: Ulster J.Arch., 1950, 13, 66.
98 A. OLDEBERG: 'Metallteknik under Vikingatid och Medel tid', 1966, Stockholm, Victor Pettersons,
Bokindustrie AB.
99 R. BROWNSWORD and E. H. H. PITT: 'Alloy composition of some cast "latten" objects of the 15th/16th
century', JHMS, 17(1), 44-49.
100 ANON: 'How the Diabatsu of Nara was made', Japan Info. Bull. 1974, Feb. 21(2), 9-11 and J. W. MEIER:
'Non-ferrous metals casting; history and forecast', Aug. 1970, Information Circular IC 239, Mines Branch,
Department of Energy, Ottowa.
101 W. TREUE: 'The medieval European copper trade', in Copper in Nature, Technics, Art & Economy,
Hamburg Centenary Volume, 1966, 95.
102 T. SHAW: 'The analysis of West African bronzes; a summary of the evidence', 'Ibadan', 1970, (28), 80.
103 V.E.CHIKWENDU,P. T.CRADDOCKetal.: 'Nigerian sources of copper, lead and tin for the Igbo-Ukwu
bronzes', Archaeom., 1989, 31, 27-36.
104 P. H. SAWYER: Trans. Roy. Hist. Soc., 1965, 15, 145.
105 M. CARUS-WILSON: 'Medieval England', (ed. A. L. Poole), 230, vol.l, 1958, Oxford, Clarendon Press.
125
106 D. KIERNAN: The Derbyshire lead industry in the16th century', Chesterfield, 1989.
107 G. AGRICOLA: 'De Re Metallica'.
108 H. AITKEN: Trans. Fed. Inst. Min. Engrs., 1893-94, 6, 193.
109 M.E. FARNSWORTH et al.:Hesperia, 1949, Supp.8, 126.
110 L. AITCHISON: 'A history of metals', 480,1960, London, Macdonald and Evans.
111 E. T. LEEDS: Num. Chron., 1955, 14, 177.
112 N. BARNARD: op. cit., 194, Fig.52.
113 E. BROWNE: J. Roy. Soc. Arts., 1916, 64, 576.
114 M. L'HOUR and LUC LONG zpráva z nálezu zinkových ingotů pravděpodobně čínského původu na ostrově
Mauritius.
115 MARCO POLO: 'The Travels', (Trans. R. Latham), 1958, Harmondsworth.
116 G. LESTRANGE (Trans.): The geographical part of the Nuzhatel-Qulub by Hamd -allah Mustafi of Qazvin
in AD 1340', 1919, Leiden.
117 R. F. TYLECOTE: Metals and Materials, June 1970, 285.
118 S. W. K. MORGAN: Avonmouth Digest, 1969, 22, (25), 4pp.
119 LYNN WILLIES, P. T. CRADDOCK, L. J. GURJAR and K. T. R. HEGDE: 'Ancient lead and zinc mining
in Rajasthan, India', World Arch., 1984, 16(2), 222- 233.
120 P. T. CRADDOCK, L. J. GURJAR and K. T. R. HEGDE: 'Zinc production in medieval India', World Arch.,
1983, 15(2), 211-217.
121 G. BROOKE: 'Europe in the Central Middle Ages', 228, 1964, London, Longmans.
122 J. H. WATSON: Trans. Inst. Min. Met., 1959, 68, 475.
123 J.S.FORBESandD. B. DALLADAY:J.Inst.Metals, 1958-59, 87, 55.
124 PATRICK OTTAWAY: Osobní komunikace. Raznice byly vystaveny na výstavě v British Museum v roce
1984.
125 P. GRIERSON: Num. Chron., 1952, 12, 99.
126 P. BALOG: ibid., 1955, 15, 195.
127 F. S. TAYLOR: TNS, 1954, 29, 93.
128 F. C. THOMPSON: Edgar Allan News, 1949, 27, (322), 275.
129 S. C. HAWKES et al.: Archaeom., 1966, 9, 98.
130 T. PADFIELD: 'Methods of chemical and metallurgical investigation of ancient coinage', (eds. E. T. Hall
and D. M. Metcalf), 219, 1972, Special Publication no.8, Royal Numismatic Society.
131 B. EARL: 'A note on tin smelting at Week Ford, Dartmoor', JHMS, 1989, 23(2), 119.
132 H. J. L. J. MASSE: 'Pewter plate', 1904, London, George Bell and Son.
133 C. S. SMITH: 'Metal transformations', 2nd Buhl. Int. Conf. on Materials 1966; (eds. W. W. Mullins and M.
C. Shaw), 1968, New York.
134 N. D. MEEKS: Tin-rich surfaces on bronze; some experimental and archaeological considerations',
Archaeom., 1986, 28(2), 133-163.
135 R. F. TYLECOTE: 'The apparent tinning of bronze axes and other artefacts', JHMS, 1985, 19(2), 169-175.
136 E. M. JOPE: Oxoniensia, 1956, 21, 35.
137 J. C. HAWTHORNE and C. S. SMITH: op. cit., 187.
126
138 THEOPHILUS: 187 (see Ref. 56).
139 W. A. ODDY, S. LA NIECE and NEIL STRATFORD: 'Romanesque Metalwork', Brit. Mus. Publ., 1987.
140 A. LUCK: RHS, 1966, 7, 141.
141 A. RAISTRICK: TNS, 1927, 7, 81.
142 H. HAINES (ed.): 'A manual for the study of monumental brasses', 1848 Oxford Archaeological Society.
143 P. J. BROWN: Foundry Trade J., 1960, 108, 163.
144 R. J. MOSS: PRIA(C), 1924-7, 37, 175.
145 H. HENCKEN: ibid., 1950, 53, 1.
146 R. HAYNES: J. Iron Steel Inst., 1956, 183, 359.
147 L. ALCOCK and D. E. OWEN:P. Thoresby Soc., 1955, 43, 51.
148 L. R. A. GROVE: Arch. Cant., 1956, 70, 268.
149 J. M. FRIEND and W. E. THORNEYCROFT: J. Inst. Metals, 1927, 37, 71.
150 W. GOWLAND: ibid., 1912, 7, 23.
151 Tin and its uses, 1959, (49), 4.
152 Fr. BOUSSARD: 'La Fonderie Belge', 16, 1958.
127
Kapitola 8
Metalurgie v období pozdního středověku
V tomto období, jež může být bez obtíží datováno přibližně od roku 1500, byly položeny základy průmyslové
revoluci, jež začala v severní Evropě spolu s použitím uhlí pro metalurgické procesy přibližně do roku 1700.
Počátky období jsou dobře zdokumentovány množstvím knih, z nichž mezi nejvýznamnější patří knihy od
Biringuccia1 a Agricoly.2 Tyto knihy obsahují mnoho podrobností o metalurgických technikách navazujících na
tradici Theofila. V Evropě probíhá období renesance, kdy se čím dál více lidí zajímalo o technologii a umění a
mnozí o tom dokázali psát. Před tímto obdobím nebyly kromě jedné významné výjimky řemeslníci gramotní a
historici nebyli zase obeznámeni s technologickými procesy a ani se o ně nezajímali.
Biringuccio psal v italštině, což je patrně důvod, proč jeho práce o metalurgii, které předčila Agricolovu, nebyla
tolik známá. Biringuccio nebyl obeznámen s pyprometalurgickými procesy neželezných kovů jako Agricola a je
jasné, že si Agricola převzal jisté části Birringuciho práce a začlenil je do vlastní práce a zaplnil tak neúplnost
v železné části. Pozornost věnovaná německé metalurgii skrze Agrocolovu práci, spolu s pověstí německých
bankéřů a obchodníků, jako například Fuggerů z Aušpurku, vedla různé vlády, včetně Alžběty I v Anglii (15331603), k pozvání německých řemeslníků k využití vlastních nerostných zdrojů. Co se týče Británie, je s ohledem
na předcházející rozsáhlou těžbu olova a stříbra složité pochopit, proč byl tento krok nezbytný. Nicméně je
známo, že Alžběta byla mírně znepokojená3 mocí Španělska a co se týče nezávislosti v kovech, chtěla být velmi
opatrná. Navíc v Británii přetrvával častý názor, že cizinci vědí o všem více než místní.
Na druhou stranu Němci na Británii nahlíželi z pohledu kolonizátorů a měli v plánu pouze posílat zpět do
Německa surové materiály. Tyto suroviny byly redukovány s použitím pokročilejších německých znalostí, aby
uspokojili požadavky rozšiřujícího se obchodu. Tento plán byl samozřejmě zmařen Alžbětiným zákazem vyvážet
strategické materiály, což nakonec vedlo k nadprodukci mědi a také návratu některých zklamaných německých
pracovníků z Británie.
Německo nebylo jedinou evropskou zemí, která se zajímala o těžbu kovů. V průběhu středověku se nenápadně
rozvíjela španělská metalurgie železa, obzvláště na stabilnějším severu země. Jižní část byla rozvrácena bojem
v druhé části muslimské okupace. Kromě katalánské výroby železa a tradice výroby mečů v Toledu je o
španělské středověké metalurgii známo velmi málo, ale existuje možnost, že zde fungovala lokální tradice, na
níž mohla být založena koloniální expanze Španělska a Portugalska. Tedy tradice, která se rozvinula v jižní a
střední Americe, jež byla zaznamenána v práci Alonsa Barba v roce 1640, a která dokládá nezávislý vývoj.
Dnes proto tíhneme k rozdělování období na dvě části: (a) 16. století neboli pozdně renesanční období, kdy jsou
hlavními znaky zvýšení poptávky a rozšiřování znalostí, a (b) 17. století nepřehlednější období, kdy byly nové
nápady zaváděny do praxe a ve vysoce zalidněných oblastech Evropy byla zvýšená snaha o použití uhlí a koksu
jakožto paliv v metalurgii, spíše než dřevěného uhlí.
Palivová krize, která mohla být vážným problémem se dočasně vyhnuly v Británii zpřístupněním amerických
kolonií. V některých částech Evropy se zdroje dřeva projevily dostačujícími pro přiměřenou úroveň
metalurgických aktivit a techniky založené na dřevěném uhlí byly schopné pracovat do začátku 19. století v
Británii a později ve Francii, Nizozemsku a Německu byl problém při redukci železa vyřešen od roku 1720
rostoucím použitím koksu. Z hlediska metalurgie se jedná o počátek průmyslové revoluce.
Výroba železa
PRVNÍ FÁZE, 1500-1600 n. l.
V minulé kapitole jsme popsali vývoj vysoké pece. V 16. století se rozšířila do většiny oblastí západní Evropy
s výjimkou Iberského poloostrova.
Původní podnět byl nejspíše čistě vojenský. Poptávka po litině na výrobu zbraní byla stále aktuální a množství
železa bylo používáno k úpravě v rafinačních pecích. Svářkové železo mohlo být levněji vyrobeno přímým
128
procesem. U pecí dané výšky, řekněme 2.5 m, vyžadovala litina větší poměr paliva vůči rudě, než při postupu
přímé redukce, ale oproti tomu produkovala strusku s nižším obsahem železa. Nárůst kapitálu a požadavků na
palivo převážil snížení ceny rudy, především pokud bylo svářkové železo konečným produktem, protože
vyžadovalo další spotřebu paliva.
Litinové zbraně byly mnohem levnější a z určitého úhlu pohledu dokonce lepší než bronzové. Za tímto účelem
byly tedy stavěny vysoké pece a snižovány výrobní náklady při odlévání zbraní. Přebytek litiny mohl jít do
rafinační pece, kde byl upraven na plávkové železo. Později, jak narůstala výška pecí, se efektivita výroby železa
zvyšovala a vysoké pece se staly v rozvinutějších zemích běžnou metodou výroby veškerého železa. Avšak co se
týče svářkového železa, jeho výhody byly pouze malé, jak je možné spatřit na dlouhotrvajícím využití Stückofen
v Rakousku a na katalánské výhni ve Španělsku.
Druhý popis vysoké pece je od Nicola Bourbona4 a je datován od roku 1517. Pec se nejspíše nacházela
v Ardenách. Měla čtvercovou kamennou konstrukci s vyzdívkou z pískovce a dva velké kožené měchy v zadní
části pece, které byly poháněny vodním kolem. Ruda byla vyprána a vypražena a vsazena bez tavidla, pouze
s dřevěným uhlím vyrobeným v blízkosti pece.
Struska nebyla tekutá a byla vyjímána železným hákem. Železo bylo odléváno do forem a ingoty šly do rafinační
pece a nakonec do vyhřívací výhně, kde byly vykovány do dlouhých tyčí. Délka životnosti hutnické pece byla
kolem dvou měsíců.
Hlavními nečistotami v železorudné hlušině byl oxid křemičitý a oxid hlinitý, jak ukazují analýzy uvedené
v tabulce 45. Tyto nečistoty byly smíseny za vysokých teplot, čímž vytvořily strusku, která mohla být
odpíchnuta pryč z pece za teplot kolem 1300°C. Tento případ se pravděpodobně týká případu strusky z Low Mill
v Yorkshire, uvedeným v tabulce.
K přidávání vápence do vsázky došlo nejspíše velmi brzo. Vápenec byl skutečně přidáván, pokud se tak nedělo
již dolováním samotné vápenné železné rudy, jako například ve Weald (vápenec z Cyrenae). Analýzy strusky
z oblasti kolem Bray v severní Francii, odkud se z Weald dostala technologie vysokých pecí, dokládají počátek
výskytu vápenných strusek.
Strusky z raných vysokých pecí často obsahovaly vcelku velké množství železa, ale ne tolik, jako železářské
strusky a je jisté, že k přidávání vápence nedocházelo vždy (viz tabulka 45). Některé rudy byly samo tavitelné a
produkovaly samovolně tekoucí strusku s určitým množstvím vápna, ale je zřejmé, že teploty nebyly často
natolik vysoké, aby se struska stala tekutou. Obsah železa ve strusce mohl být samozřejmě upraven změnou
poměru paliva vůči rudě, ale v některých případech bylo rozhodnuto, že je lepší vytvořit samovolně tekoucí
strusku se znatelným obsahem železa, než polotuhou strusku bez železa. V tomto ohledu měl značný účinek
mangan a pokud byl dostupný, mohl ve strusce nahradit železo, jak vidíme u strusky z Duddon.10
Malby raných vysokých pecí vlámského malíře Bles pocházejí z rozmezí let 1511 – 1550 a ze stejného území
jako Bourbon. Pec byla poháněna vodním kolem na svrchní vodu a zdá se, že v úrovni sázecí plošiny dosahovala
výšky přibližně 4,6 m. Výfučny byly umístěny po stranách, spíše než v zadní části pece, stejně jako u
Bourbonovy pece. Produkt pokračoval do rafinační pece a vyhřívací výhně, což je na obrázku ukázáno také.
Mezi roky 1496 a 1520 začaly pracovat pece v Sussex Weald in Anglii, v Newbridge a Steel Forge a založení
pozdějších pecí bylo identifikováno teprve v nedávné době.
V tomto bodě je nutné nastínit vývoj vysoké pece. Dnes víme, že nejranější pravé vysoké pece v západní Evropě
jsou datovány přibližně od roku 1345.12 Jedná se o oblast hrabství Namur, kde je slovo „fond erie“ používáno
Brianem Awty ve významu výrobce litiny, a ne kováře. Stejné slovo bylo používáno v Pays de Bray v severní
Francii mezi lety 1486 a 1563. Mapa z roku 1508 zobrazuje pec se sázecí rampou. Další pec nacházející se v této
oblasti v Hodeng nahrazovala sousední výheň s hlavním kanálem (gueuses) pro rafinaci v posledním desetiletí
15. století.
Vliv francouzské terminologie a samotní pracovníci zjevně spojují Weald s Pays de Bray. Je zároveň také
zřejmé, že nepřímý proces výroby ve vysoké peci a v rafinační peci byly v Británii zavedeny společně.
Téměř všechny rané vysoké pece byly zvnějšku čtvercové a byly vyrobeny z kamene. V některých případech
tento typ přetrval až do 19. století. Kamenná pec zobrazená v Sussex fire v roce 1636, ukazuje použití
technologie prokládání stěn dřevem a záhy byly jako výztuhy zavedeny také železné obruče. Nicméně, největší
129
změny proběhly ve vnitřní konstrukci. Rané Blas- a Stücköfen měly čtvercový průřez a rovnoběžné stěny jako
malé německé vysoké pece používané k pyrometalurgické výrobě neželezných kovů. The Sieger land Blauofen
ze 16. století dosahovala vnější šířky stěny 4,5 m a 1,7 m šířky vnitřní stěny, zatímco anglická pec z roku 1542
v Panningridge měla základnu širokou 5,2 m a vnitřní stěna dosahovala šířky 1,2 – 1,5 m. Samozřejmě, že
později byla uvnitř pece vytvořena vyzdívka takovým způsobem, že její průřez nepřesahoval 0,3. Ve skutečnosti
přesně nevíme, kdy začalo být používáno mělké sedlo vysoké pece s nízkým úhlem, ale zdá se, že Siegerland
Blasofen (Hoherofen) využívala tento typ přibližně od roku 1550. V Anglii tento typ zastupuje pec v Allensford
z konce 17. století.14
Tabulka 45 Chemické složení vysokopecních dřevouhelných strusek z 17.-18. století, %
Prvek
FeO
Fe2O3
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
P2O5
S
MnO
K 2O
TiO2
- neurčováno
Sharpley Pool
(Worcs.)7
1652
2,7
0
49,3
11,4
22,8
12,0
stopy
stopy
0,84
2,0
-
Coed Ithel
(Gwent)8
1651 - ?
4,75
62,8
7,3
15,9
8,4
0,13
0,01
0,40
0,3
Melbourne
(Derbys.)9
1725 - přibližně 1780
2,6
41,6
22,7
14,1
14,2
0,023
přibližně 0,1
3,01
-
Duddon
(N. Lancs.)10
1736 - 1866
2,6
56,4
12,4
14,6
3,6
9,8
-
Low Mill
(Yorks.)11
1761 - ?
16,2
57,8
18,6
0,7
2,7
1,2
Většina vysokých pecí z 16. století má na bocích dva otvory, jeden pro dmýchání a druhý pro odpich strusky.
Dmýchání bylo zajišťováno dvěma měchy poháněnými vodním kolem, které byly střídavě stlačovány vačkami.
Vodní kolo bylo velké a úzké a většinou bylo poháněno svrchní vodou (viz obrázek 65). Potřebná energie nebyla
vysoká a pravděpodobně nebyla vyšší než 1 koňská síla a mohla být získána kolem o průměru 3 m a šířkou 0,3
m, točícím se rychlostí 6 otáček za minutu a spotřebovávajícím 1,7 – 2,5 m3/h vody. Důležitým faktorem byla
kontinuita, zčásti kvůli tomu, že velká kamenná konstrukce pece nebyla schopná vydržet časté ohřívání a
ochlazování spojené se železářskou výrobou, a zčásti protože by přerušovaný chod takto velkého útvaru byl
tepelně velmi neúsporný. Tavba v peci z Bourbon z roku 1517 trvala dva měsíce, v průběhu nichž byla na rozdíl
od železářské pece v provozu nepřetržitě, ve dne v noci. To obvykle obnášelo vytvoření velké nádrže k zadržení
dostatečného množství vody k pokrytí období s nízkými srážkami.
65 Vysoká pec s příkrým sedlem (podle Morton20 s drobnou úpravou)
Některé vysoké pece měly pouze jeden otvor - čelní otvor, například pec v Pinsot u Allevard v Savojsku.15 V
tomto aspektu se velmi podobaly peci Stücköfen, kde probíhalo dmýchání i vyjímání lupy z čela pece (viz
obrázek 70). Některé pece byly dmýchány zařízením známým jako tromp, které pracovalo se vzduchem nasátým
proudem padající vody. Když voda obsahující zadržený vzduch dosáhla spodku pádu, vypustila vzduch skrz
trubici vedoucí do výfučny v čele pece. Tento způsob byl používán i u katalánské výhně (viz obrázek 72). 7
Produkce pece z poloviny 16. století byla zřejmě pouze kolem 4 – 5 tun litiny za šest dní (founday). Pec
nedokázala uchovávat tak velké množství litiny a tato omezená kapacita vedla k brzkému vývoji dvojité pece,
jako je ta z roku 1549 ve Worth v Sussex, která byla schopná vyrábět odlitky zbraní vážící až 2200 kg. 16
Literatura
1 V. BIRINGUCCIO: „Pirotechnia“, (Trans. C. S. Smith and M. T. Gnudi), 1942, New York
2 G. AGRICOLA: „De Re Metallica,“ (Trans. from 1556 edition by H. C. and L. H. Hoover). 1912, London,
reprinted 1950 by Dover Publications, New York
3 M. B. DONALD: „Elizabethan copper“, 1955, London, Pergamon
130
4 N. BOURBON: „Ferraria,Nugae“, 1533,Paris,(in Latin); E. Straker has published a translation from the French
in his „Wealden iron“, 41,1931, London
5 DANIELLE ARRIBET: „La siderurgie indirecte dans le pays de Bray Normand (vallee de la Bethune) de
1485-1565“, Memoire de Matrice, Univ. de Paris I, Sorbonne, anneesectaire, 1985-86
6 D. W. CROSSLEY: „A 16th century Wealden blast furnace: a report on the excavation at Panningridge,
Sussex, 1964-1970“, Post-Med. Arch. 1972,6,42-68
7 M. M. HALLETT and G. R. MORTON: J. Iron Steel Inst., 1968, 206, 689 and P. J. BROWN: „The early
industrial complex at Astley, Worcester“, Post-med. Arch., 1982, 16, 1-19
8 R. F. TYLECOTE: J. Iron Steel Inst., 1966,204, 314
9 Bull. HMG 1964,1, (3), 3
10 G. R. MORTON: J. Iron and Steel Inst., 1962,200
11 H. G. BAKER: TNS, 1943-5, 24, 113
12 B. G. AWTY: „The continental origins of Wealden ironworkers, 1451-1544“,Econ. Hist. Rev.,
1981,34,(4),524-539, and „The Origin of the blast furnace evidence from Francophone areas“, JHMS, 1987,21,
(2), 96
13 J. W. GILLES: Archiv. Eisenh., 1952, 23, 407
14 S. M. LINSLEY and R. HETHERINGTON: „A 17th century blast furnace at Allensford, Northumberland“,
JHMS, 1978, 12, (1), 1-11
15 The excavation of the 17th century blast furnace of La Pelousse at Pinsot was reported by M. Benoit at the
conference of CPSA at Vallecamonica, Italy in October 1988
16 H. R. SCHUBERT: J. Iron Steel Inst., 1942, 146, 131
17 R. F. TYLECOTE: ibid., 1966, 204,314
18 D. W. CROSSLEY: Econ. Hist. Rev., 1966, 19, (2), 273
19 E. SWEDENBORG: „Regnum Subterraneum sive Minerale De Ferro (De Ferro)“, 1734, Dresden and Leipzig
20 G. R. MORTON: Iron and Steel, 1966, 39,563
21 Now preserved by the Sheffield Trades Historical Society
22 J. B. AUSTIN: J. Iron Steel Inst., 1962, 200, 176
23 FirstlronworksGazette: 1951-5, Saugus, Massachusetts
24 Bull. HMG 1964, 1, (3), 3
25 A. RAISTRICK: TNS, 1938-9,19,51
26 G. JARS: Voyages Metallurgiques, 1774-81,3 vols., Lyon
27 L KRULISRANDA: RHS, 1967, 8, (4), 245
28 J. KORAN: „Vyvoj Zelezarstvi v Krusnych Horach“, 62pp, 1969, occasional paper no. 8, Prague, National
Technical Museum
29 W. H. SANSOM: Metallurgia, 1962, 65,165
30 J. NEEDHAM: „The development of iron and steel technology in China“, 1958, London, Newcomen Society
31 H. D. McCASKEY: Eng and Mining J., 1903, 76, 780
32 D. B. WAGNER: „Dabieshan“, Scand. Inst. Asiatic Stud., Curzon Press, London and Malm0, 1985
33 R. SCHAUR: Stahl u. Eisen, 1929,49,489
34 D. W. CROSSLEY and D. ASHURST: Post-Med. Arch., 1968,2,10
131
35 R. F. TYLECOTE and J. CHERRY: TCWAAS, 1970,70, 69
36 J. PERCY: „Metallurgy; iron and steel,“ 1864, London, 279 Murray
37 P. TEMIN: „Iron and steel in 19th century America“, London, 1967
38 HELEN CLARKE (ed. and trans.), „Iron and Man in Prehistoric Sweden“, Stockholm, 1979
39 0. EVENSTAD: Bull. HMG, 1968,2, (2),61
40 H. R. SCHUBERT: TNS, 1951-3, 28,59
41 ALEX DEN OUDEN: The production of wrought iron in finery hearths, Part I, The finery process and its
development“, JHMS, 1981, 15, (2), 63--87, „Part 2, Survey of remains“, JHMS, 1982, 16, (1), 29-32
42 M. DAVES-SHIEL: Bull. HMG, 1970,4, (1), 28
43 R. PLOT: The natural history of Staffordshire, 1686, Oxford
44 G. R. MORTON: The Metallurgist, 1963, 2, (11), 259
45 H. R. SCHUBERT: „History of the British iron and steel industry“, 1957, London
46 G. R. MORTON and J. GOULD: J. Iron Steel Inst., 1967, 205,237
47 H. C. B. MYNORS: Trans. Woo/hope Naturalists“ Field Club, 1952, 34, 3
48 H. R. SCHUBERT: op. cit., Appendix X, 402
49 M. BOULIN eta/.: RHS, 1960,1,7
50 F. OEHLER: Stahl u. Eisen, 1967, 87, 207
51 Bull. HMG, 1970,4, (2), 83
52 R. C. BENSON: „Forging in the Past“, 1957-58, English Steel Corporation News
53 C. S. SMITH: RHS, 1966, 7, 7
54 R. JENKINS: The Engineer, 1918, 125, 445, 486; H. R. SCHUBERT: op. cit., 311
55 V. BIRINGUCCIO: op. cit., 68
56 J. E. REHDER: „Ancient carburization ofiron and steel“, Archeomaterials, 1989, 3 (1), 27-37
57 D. BROWNLIE and BARON de LA VELEYE: f. Iron Steel lnst., 1930, 121, 455
58 J. A. ROPER: West Midlands Studies, 1969, 3, 73
59 T. A. WERTIME: „The coming of the age of steel“, 1961, Chicago, Chicago University Press; EA. News,
1964, 43, 159
60 J. A. R. RUSSELL: EA. News, 1964, 44, (506),188
61 R. F. TYLECOTE and B. J. J. GILMOUR: „The metallography of early ferrous edge tools and edged
weapons“, BAR Bri. Ser., 155, Oxford, 1986
62 J. M. P. VALLE: „Comentarios Metallurgicos a Ia technoloigia de procecesos de Elaboracion del acero de las
espados de Toledo decritas en el documento de Palomares de 1772“, Gladius, 1986, 17, 129-155
63 Cementation furnaces in Sheffield were seen by H. Kahlmeter during his visit in 1724-25
64 J. K. HARRISON: North East Ind. Arch. Soc. Bull., 1968,(9), 12,18
65 M. W. FLINN: TNS, 1953-5, 29,255
66 M. W. FLINN: „Men of Iron“, 1962, Edinburgh
67 J.D. AYLWARD: EA. News, 1962,41, (476),40; (477),66
68 R. JENKINS: TNS, 1934-5, 15, 185
69 G. BERESFORD: personal communication on excavation at Goltho, Lincolnshire
132
70 H. R. SCHUBERT: op. cit., Appendix X
71 M. H. JACKSON and C. de BEER: „Eighteenth century gunfounding“, 1973, Newton Abbot, David and
Charles
72 F. PISEK: Actes XI Congres Int. Hist. Sci, 1965,6,84
73 D.S. BUTLER and C. F. TEBBUTT: „A Wealden cannon boring bar“, Post-Med Arch., 1975, 9, 38-44
74 D. W. CROSSLEY: „Cannon manufacture at Pippingford, Sussex: The excavation of two iron smelting
furnacesofc.1717“,Post-MedArch., 1975,8,1-37
75 R. A. F. de REAUMUR: „L“ art de convertir le fer forge en acier et I“ art d“ aducir le fer fondu“, 1722, Paris
76 A. G. SISCO (trans.): „Reaumur“ s memoirs on steel and Iron“, 1956, Chicago, Chicago University Press
77 C. S. SMITH and BARBARA W ALRAFF: „Notabilia in Essays of Ores and Mettals: A 17th century
manuscript“, JHMS, 1974,8, (2), 75-87
78 I. KRULIS: Z. dejn. vied a techniky na Slovenska, 1966, 4,77
79 D. W. HOPKINS: Bull. HMG, 1971,5, (1), 6
80 G. GRANT-FRANCIS: The smelting of copper in the Swansea district of South Wales from the time of
Elizabeth to the present day“, 1881, ed. 2
81 H. KELLENBENZ (ed.): „Schwerpunkte der Kupferproduction und des Kupfer Handels in Europa, 15001650“, Kolner Kolloquium zue internationalen Sozia 1- und Wirtschaftsgeschichte Vol. 3, Koln, 1977
82 S. LINDROTH: „Gruvbrytning och Kopparhantering vid Stora Kopparberget“, 2 vols., 1955, Uppsala
83 It seems that, for a period at least, the copper was exported as the 90% grade and refined in the towns of the
Hanseatic League, probably Hamburg (see Plate Money, Stockholm, 1987)
84 R. JENKINS: TNS, 1943-5,24,73
85 E. SWEDENBORG: Regnum subterraneum sive minerale de cupro et orichalco (De Cupro), 1734, Dresden
and Leipsig
86 Translated extracts from the travel diaries of Thomas Cletscher and Henrie Kahlmeter are in the Rhys Jenkins
papers in the Library of Liverpool University; I am indebted to Mrs Joan Day for this information
87 D. DIDEROT and J. D“ALEMBERT: Encyclopedie, ou Dictionaire Raisonne des Sciences, des Arts et des
Metiers, 1771-80, Paris
88 W. GOWLAND: J.lnst. Metals, 1910,4,4
89 J. DAY: „Bristol brass; the history of the industry“, 39, 1973, Newton Abbot, David and Charles
90 J. N. GOLDSMITH and E. W. HULME: TNS, 1942,23, 1
91 L. JENICEK: „Metal founding through the ages on Czechoslovak territory“, 1963, Prague, National
Technical Museum
92 M. B. DONALD: „ElizabethanMonopolies(1565-1604)“, Oliver and Boyd, London, 1961
93 H. HAMILTON: „History of the English brass and copper industries“, 1926, London, (ed. 2) 1967, Frank R.
Cass and Company
94 M.COOK: Trans. Birmingham Arch. Soc., 1937,61,11
95 P. J. BROWNE: FTJ, 1960, 108, (2253), 163
96 B. UPTON: Copper, 1970, 1, (1), 23
97 ALONSO BARBA: „El Arte de los Metales“, (Trans. By R. E. Douglass and E. P. Mathewson), London,
1923
98 G. AGRICOLA: op. cit., 390
133
99 V.C.H. Derbyshire vol11, 344; M. B. DONALD: „Elizabethan Monopolies“, p.144
100 D. KIERNAN: „The Derbyshire lead industry in the 16th century“, Chesterfield, 1989
101 H. OVERMAN: „A TreatiseonMetallurgy“,NewYork and London, 1852,
102 M. BEVAN-EVANS: FHSP, 1960,18, 75; 1961,19,32
103 W. J. LEWIS: Ceredigion, 1932,2, (1), 27
104 J. DINN: „Dyfifurnaceexcavations, 1982-87“,Post-Med. Arch. 1988,22,111-142
105 J. PETIUS: „Fodinae Regales or the History of Laws and Places“, 1660, (Facsimile reprint by the
Institution of Mining and Metallurgy, London)
106 Blackett, Matfen MSS, Ledger of Rents, 1685-91, University Library, Newcastle
107 R. H. WORTH: „Dartmoor“, 1954, Plymouth
108 G. A.M. GERRARD: „The excavation of a medieval tin works at West Colliford, St. Neot Parish,
Cornwall“, University of Wales, MA Thesis, 1984
109 G. A. M. GERRARD: „Retallack; a late medieval tin milling complex in the Parish of Constantine and its
Cornish context“, Corn. Arch., 1985, (24), 175-182
110 R. F. TYLECOTE, E. PHOTOS and B. EARL: „The composition of tin slags from the south west of
England“, World Arch. 1989,20, (3), 434-450
111 R. M. L. COOK, T. A. P. GREEVES and C. C. KILVINGTON: „Eylesbarrow (1814-1852)“, T. Devon
Assn.
1974, 106, 161-214
112 G. R. LEWIS: „The Stannaries“, 1908 (reprinted 1966)
113 D. B. BARTON: „A history oftin mining and smelting“, 1967, Truro, D. Bradford Barton Ltd
114 L. M. THREIPLAND: Arch. J., 1956,113,33
115 R. F. TYLECOTE: Bull. HMG, 1965, 1, (5), 7
116 B. EARL: „Melting tin in the West of England: Part 1“, JHMS, 1985, 19, (2), 153-161: Part 2, 1986,20, (1),
17-32
117 Thiscanbeseen verydearlyinthetriptychatAnnaberg, Germany
118 ALAN PROBERT: „Bartelome de Medina: the patio process and the 16th century silver crisis“ ,f. of the
West, 1969,8, (1), 90-124
119 Recently found in excavations at Haithabu; personal communication from Dr. K. Schietzel
120 V. BIRINGUCCIO: op. cit., 83
121 G. AGRICOLA: op. cit., 4
122 A. OSWALD: Trans. Birmingham Arch. Soc., 1962, 78, 81, 82, Fig. 13
123 The Times, Oct. 17, 1970
124 A. BARBA: op. cit., 126
125 G. AGRICOLA: op. cit., 297
126 A. LANGENSCHEIDT: „Historia Minima dela Minera en Sierra Gorda“, Windsor, Mexico, 1988 (There is
an extensive review of this in English by R. D. Crozier in JHMS, 1989, 23, (2), 130-132
127 D. McDONALD:“ A history of platinum“, 1960, London, 9
128 C. F. CHENG and C. M. SCHWITTER: AJA, 1957,61, 360
129 A. BONNIN: „Tutanag and Paktong“, 1924, London
134
130 L. AITCHISON: „History“, vol. 2, 480
131 M. C. COWELL: „Analyses of the Cu-Ni alloy used for Greek Bactrian coins“, In: Archaeometry, Proc.
25th Int. Symp. Athens, (ed. Y. Maniatis), 1989, 335-345
132 G. W. HENGER: Bull. HMG, 1970,4, (2), 45
133 Tin and its Uses, 1959, (49), 4
134 E. STRAKER: „Wealden iron“, 1931, London, (reprinted 1969), Newton Abbot, David and Charles
135 J. MAJER: „Tezba cinu ve Slavkovskem lese v. 16, Stoleti“, 216,1969, Prague National Technical Museum
135
Kapitola 9
Průmyslová revoluce; 1720-1850 n. l.
Není snadné se shodnout na definici průmyslové revoluce; někteří odborníci by ji rádi definovali jako přechod
minimálně 50 % prostředků na výrobu určitého předmětu z dílny do továrny a pro mnoho předmětů v Británii
tak může být její začátek datován okolo roku 1750. V případě železa tato otázka není tak složitá; průmyslová
revoluce začala v Británii s přechodem z dřevěného uhlí na koks, použitého jako hlavní palivo. Tento přechod
přinesl pravděpodobně uvolnění železářství z překážky, způsobené skutečným nedostatkem dřevěného uhlí
použitelného jako paliva.
Dlouhou dobu bylo argumentováno tím, že nedostatek dřevěného uhlí nebyl skutečnou příčinou selhání
železářského průmyslu ve Velké Británii v druhé polovině 17. století a jeho rostoucí závislost na dovozu
tyčového železa ze Švédska, Španělska a Ruska.1 Nicméně je jasné, že zde začala být vysoká konkurence pro
dřevo a dřevěné uhlí, přestože železní mistři ukázali značnou prozíravost a vytvořili pokročilé opatření pro
pravidelné zásobování dřevěným uhlím, nebyli ale oblíbeni místními obyvateli, kteří cítili, že byli zbavováni
jejich nároku místních dodavatelů pro tuzemské záměry. Kromě toho byl rozvoj průmyslu také limitován
potřebami vodní síly, uhlí a parního motoru, které byly brzy využity na dodávky energie pro dmýchání.
Přechod na využití uhlí a koksu ve výrobě surového železa
Výroba železa pomocí uhlí musela být stěžejní výzvou, přinejmenším od doby římské. Víme, že v té době bylo
uhlí použity pro různé průmyslové aplikace2 a není pochyb o tom, že bylo vyzkoušeno i při výrobě železa.
V Británii byly nejstarší patenty uděleny Sturtevantovi (1611), Rovensonovi (1613) a nakonec i Dudleymu. 3
Není zde žádný důkaz, že první dva patenty byly vůbec kdy úspěšné a udělení patentu Dudleymu v roce 1622
naznačuje že pokud ano, nikdo o tom nebyl přesvědčen. Samozřejmě, že patentová situace v 16. a 17. století
nebyla tak dobře organizovaná jako v dnešní době a tvrzení byly příliš všeobecné, že mohly mít úspěch v části
požadavku, ale nikoliv ve zbytku. Musíme mít na paměti, že použití uhlí v pyrometalurgické výrobě mědi a
olova bylo obecně rozšířené na konci 17. století a použití uhlí v ostatních odvětvích průmyslu, například ve
sklářství bylo v té době velmi intenzivní.
Tvrzení Dudleyho4 bylo předmětem velké diskuse5, 6 a muselo být vážně uváženo vzhledem k tomu, že z jeho
knihy Metallum Martis vydané v roce 1665 je patrné, že měl značné technické znalosti. Dudley prohlašoval, že
v roce 1619 u jeho první pece v Cradley v Worcestershire udělal jisté změny, které ji vytvořily vhodnou pro
redukci s uhlím, ale bohužel nevíme, co tyto změny znamenaly. Když byla pec v 30. letech 18. století zbourána,
byla popsána jako čtvercová kamenná pec se sedlem o průměru 2.5 m. Nezmiňuje se o použití vápence, ale uhlí
s nízkým obsahem síry, které se vyskytovalo nepříliš daleko odsud a vápenec byl dostupný na pozemku jeho
otce v Sedgeley Beacon. Po povodni, která zaplavila jeho pec v Cradley postavil svou druhou pec v Himley
v Staffordshire a později v Askew Bridge ve stejném hrabství. Poslední uvedená pec byla čtvercového průřezu s
výškou 8.2 m, větší než první dva typy a schopná vyrábět 7 t železa za týden. 7 Očividně měla větší měchy, než
byly obvyklé pro tento typ pece. Jeho druhý patent (1638) se zmiňuje o „měších... a přídavcích“, přičemž druhý
výraz může být považován za zmínku o vápně.
Nedávný výzkum na struskových haldách v Himley ukázal, že struska obsahovala koksované uhlí, ale v jiných
ohledech se jednalo o typickou strusku z raného 17. století, s obsahem pouze 11.5 % (CaO + MgO) a 9.3 %
Fe2O3 dohromady s 24 % Al2O3. Koks mohl být vsazován do pece jako uhlí. Obsah síry ve strusce byl 0.12 % a
tudíž je možné, že Dudley vyráběl železo uhlím, ale nemohl pro něho najít tak velký odbyt, protože velká část
železa vyráběného v této době byla určena pro kování a toto železo mohlo být pro konverzi nevhodné. Železo
vyrobené z uhlí ze Stropshire, se struskou nízké bazicity8 mohlo mít daleko větší obsah síry pro výrobu
uspokojivého železa, mající za následek vandaly rozřezávající jejich měchy, výtržnosti a soudní řízení. Jeho
žádost o rozšíření patentu po obnovení monarchie v roce 1660 byla očividně neúspěšná. Tudíž zatímco se mnozí
pokoušeli redukovat železo s pomocí uhlí a jiní měli uděleny patenty, je jasné, že Abraham Darby I a jeho rodiče
toho prakticky dosáhli jako první. Mezi ostatními věcmi se Darby od roku 1699 v Británii zabýval výrobou
sladových mlýnů a měl jisté povědomí o uhlí s nízkým obsahem síry, vhodným pro sladový průmysl. Uhelný
revír ve Shropshire byl tímto pověstný a po provedení určitých experimentů s formovacími a slévárenskými
136
technikami tenkostěnných kotlů se přesunul do Coalbrookdale ve Stropshire, kde si pronajal nepoužívanou
vysokou pec, postavenou v roce 1638 Basilem Brookem a jím vlastněná od roku 1695.
Záznamy ukazují, že pec byla opět zapálena 4. ledna 1709, ale v této době již s koksem.9 Nejdůležitějším
důvodem pro tento převratný krok byl fakt, že nejsnadněji zpracovatelné uhelné lože (tj. to nedaleko výchozu) ve
Shropshirské uhelné pánvi mělo nízký obsah fosforu (0.50-0.55 %) a dosahovalo dobrých vlastností pro tepelné
zpracování.V Británii to bylo neobvyklé; některé uhlí dosahuje většího obsahu síry, jiné vytváří kvalitní, ale
nereaktivní koks, ale určité uhlí ze Shropshirského lože poskytovalo kvalitní koks s vysokou reaktivitou a
nízkým obsahem síry. Moderní pece využívají koks s mnohem vyšším obsahem fosforu než tyto (1-2.5 %), které
jsou ale vyřešeny vznikem velmi bazických trusek (s vysokým obsahem vápna), které mohou být získány pouze
s předehřátým větrem a velmi velkou intenzitou dmýchání.
Tepelné zpracování obvykle příliš nesníží obsah síry v uhlí, protože ztráta síry ve formě oxidu siřičitého je
vyvážena ztrátou uhlovodíků. Váhové ztráty při tepelném zpracování kolísají mezi 35 a 70 % v souladu se
zvolenou metodou tepelného zpracování.10 Nestarší koks byl vyráběn v otevřených kupách, jako při výrobě
dřevěného uhlí (meiler kupy). V Británii v oblasti Newcastle můžeme počátek tepelného zpracování uhlí
v pecích datovat okolo roku 1765.11
Vnější část Darbyho původní pece stále stojí,12 ale její současný vnitřní prostor je upraven pro využití za jiným
účelem. Z toho důvodu neznáme „linie“ darbyho pece použité pro jeho původní pyrometalurgickou výrobu
pomocí koksu. Původní případ železa umožnil krátkodobé tváření zatepla, vzhledem k jeho obsahu síry, které
nebylo vhodné pro nejkvalitnější kovářsky zpracovatelné železo, třebaže tato kvalita byla přijata později.
Původní obsah síry v litině mohl být okolo 0.1 %, objevovala se zde ale značné množství manganu, přítomného
v železe ve formě neškodného MnS. Analýzy jsou uvedeny v tabulce 56. Křemík vykazuje ostrý nárůst oproti
normálu v dřevouhelném železe (0.7-1.0 %) a který má tendenci vytvářet šedou litinu, měkčí a snadněji
obrobitelnou do požadovaných profilů. Nicméně nebyla tak vhodná do rafinační výhně jako bílá litina, jak bude
ukázáno později.
Abraham Darby I zemřel v roce 1717, když byl Darby II starý pouze 6 let a z toho důvodu byla jeho společnost
po určitou dobu pod kontrolou dalších partnerů. Ale od roku 1732 se Darby II začínal aktivně podílet. V této
době se hnací síla stala problémem. Od roku 1732 byl používán trojnožkový rumpál s kladkou a koňským
pohonem pro čerpání vody nazpět z nádrže s nízkou hladinou do nádrže s vysokou hladinou tak, aby zůstala
použitelná pro pohon vodního kola, zajišťující dmýchání měchy. První změna provedená Darbym II v roce 1742
spočívala v použití atmosférického parního stroje (Newcomenova typu) pro tento účel. Tak začal pozvolný vývoj
výkonnějších dmýchacích parních strojů, nahrazujících rozměrné a neforemné kožené měchy, které každoročně
vyžadovaly 120 kg kůže.
Tabulka 56 Analýzy koksem redukovaného železa ze Shropshire
Prvek
Množství, %
Horsehay 1756
C (celkem)
3,28
Si
1,57
Mn
0,56
S
0,09
P
0,57
* podle Morton a Moseley13
Ironbridge* 1779
Rozpěra
3,25
1,48
1,05
0,037
0,54
Coalbrookdale,
1779
Oblouk
2,65
1,22
0,46
0,102
0,54
3,63
1,40
1,09
0,07
0,52
Tyto dvě významné změny uvolnily vysokou pec z její potřeby být umístěnou v oblastech, kde je dostatek vody
a dřeva a umožnily její migraci i do oblastí, kde byl dostatek uhlí. Přihodilo se to, že velká část uhelných pánví v
Británii obsahovala také uhličitanové rudy v břidlicových vrstvách mezi uhelnými slojemi a zdá se, že tato ruda
se ukázala být neobyčejně vhodná pro výrobu železa (analýzy v tabulce 57). Z toho důvodu rozvoj průmyslu
výrazně závisel od roku 1710 směrem kupředu na dostupnosti kapitálu a řešení strojírenských problémů,
týkajících se využití parního stroje pro efektivní dmýchání. Tyto otázky byly řešeny samotnými výrobci železa.
137
Nejstarší tlakové lahve doručené Darbym do podniku Boultona a Watta nebyly vyhovující, i přes údajnou
obratnost Darbyho I. v odlévání tenkostěnných nádob. Všechno co víme je, že obsahovaly otvory, které byly
vyplněny určitým druhem zalévací hmoty. Tento problém byl nakonec vyřešen Johnem Wilkinsonem, který se
spolu s jeho otcem přestěhoval z North Lancashire do West Midlands za dřevouhelnou pecí v Backbarrow,
sousedící s tou, ve které jeho otec (Isaac) odléval žehličky na prádlo. 14 Pec v Backbarrow byla v provozu od roku
1711, ale Isaac Wilkinson měl vizi, uvědomující si, že budoucnost železa spočívala v uhelných revírech a ne v
lesích North Lancashire, kde byl vždy vážný nedostatek paliva. Proto se okolo roku 1753 přestěhoval se svým
synem do West Middlands, kde Isaac koupil od Coalbrookdalské společnosti Bershamskou pec, nacházející se
nedaleko Wrexham, která se stala od roku 1753 wilkinsonovou hlavní pecí. Ta byla prodána hlavně kvůli
potřebě kapitálu na modernizování jejího dmýchacího zařízení, který darbyho společnost nemohla poskytnout.
Tabulka 57 Analýzy těžených shropshirských rud (podle Percy 171)
Percyho číslo
Množství, %
53
Donnington
54
Wood
FeO
MnO
Al2O3
CaO
MgO
SiO2
CO2
H2SO4
P2O5
45,12
1,78
0,35
2,80
4,08
8,90
34,0
0,49
0,46
38,9
1,31
stopy
2,54
4,65
19,60
29,81
0,25
55
Court
44,19
1,0
0,41
1,63
3,40
13,87
32,0
0,06
0,29
56
Madeley
Wood
51,45
0,54
0,13
2,13
0,42
9,60
33,3
0,23
Zatímco wilkinsonovi se soustředili na aspekt litiny, Darby obrátil svoji pozornost na dodávky surového železa
do kováren. Vyhovující železo bylo vyráběno okolo roku 1750 a někteří předpokládají, že jeho kvalita závisela
na potřebě, která zásobila Ironbridge v roce 1779 (tj. 0.04-0.1 % S, tabulka 56). Jeho procentuální podíl fosforu
ho tvořilo křehkým při zpracování zastudena a z toho důvodu velmi nevhodným pro výrobu hřebů.
Když Abraham Darby II postavil své pece v Ketley a Horsehay v roce 1755 a 1756, vybudoval zároveň pro
dmýchání parní strojy s válcovými měchy.15 Knight instaloval podobné měchy v Charlot16 v roce 1763. Když
Darby III. převzal tento typ v roce 1768, instaloval ho v Dale. I přesto nebyl parní stroj připojen přímo s měchy,
ale pouze čerpal vodu z nižších nádrží do vyšších, pomocí které se otáčelo vodní kolo pohánějící měchy pomocí
vačky (v roce 1742 dosahoval rozdíl hladiny 37 m). Mnoho dalších parních motorů bylo používáno v této době
pro odvodňování uhelných jam Dale company, která byla zapojena do výroby mnoha částí Newcomenových
motorů, používaných napříč celou zemí. Zdá se, že Smeaton byl jedním z prvních, kdo využíval železné
dmýchací válce navržené pro pece v Carron v roce 1768, které byly ale stále poháněné vodním kolem (viz
obrázek 83 a 84).
83 Vodou poháněné ocelové dmýchací válce z Duddonské pece (z Morton5)
84 Smeatsonovy dmýchací válce z roku 1768 (podle Mott15)
85 Parní dmýchací systém z pece z New Willey, Shropshire
V roce 1776 byla v New Willey ve Stropshire vypracována metoda přímého dmýchání, využívající Boultonův a
Wattův a Watt parní stroj (viz obrázek 85). V roce 1782 byl zároveň vyvinut Boultonův a Wattův kondenzační
motor a planetový převod pro dosažení otáčivého pohybu, přičemž tyto motory byly použity k dmýchání a pro
všechny typy otáčivých pohybů v kovárnách, například bucharů a válcovacích a střihacích stolic. Smeatonův
motor měl čtyři dmýchací válce navržené pro vyrovnání nepravidelností jednoduchého dmýchacího válce. Ale
jednoduchý válcový parní strojy, takové jaké byly použity v Horsehay (přibližně 1790) a Hollins Wood (1793),
měly pro tento účel dvoutaktní dmýchací válce s vodní regulací.17, 18
Ke konci století vytvořilo v Británii uhlí a parní stroj zásadní převrat ve výrobě železa; jejich efekt může být
nejlépe ukázán na množství vyráběného železa, uvedeného v tabulce 58. Zde vidíme, že využití koksu zvýšilo
roční produkci železa z 20 500 t v roce 1720 (převážná většina železa vyrobena za použití dřevěného uhlí) na
138
více než 250 000 t v roce 1806, které bylo prakticky všechno vyrobeno z koksu. Máme téměř kompletní sbírku
obrázků pro Horsehayskou (Shropshirskou) pec mezi léty 1755-1806, ze kterých můžeme získat představu o
používaném materiálu a navýšení efektivity19 (viz tabulka 59). Železná ruda byla pražena v peci, zatímco ruda a
uhlí mohly být dolovány ve společných jamách. V tomto období se objevuje malá změna, která nemůže být
připisována změně obsahu železa v rudě. Poměr redukčního paliva a rudy kolísal mezi 0.3-0.42, zatímco poměr
redukčního paliva a železa (koksový poměr) kolísal mezi 1.66-2.0. Odhaduje se, že výroba 1 t koksu vyžadovala
kolem 3.3 t uhlí.
V průběhu doby produktivnost jedné pece narostla z 13 t na 36 t za týden. Protože nemáme přesné analýzy
strusek pro tento typ pece, poměr pražené rudy k vápenci z Coalbrookdale byl přibližně 4:1. Pokud
předpokládáme, že obsah CaO ve vápenci je okolo 54 % a složení pražené rudy je: 70 % Fe203; 20 % Si02; 1.5 %
Mn0; 0.6 % Al2O3; 2.5 % Ca0; 5.0 % Mg0, tak můžeme očekávat, že obsah CaO + MgO ve strusce bude 48 %,
která může poskytnout bazicitu (CaO + MgO)/ Si02 1.03. To je v souladu se struskou nalezenou na lokalitě
Wilkinsonovy pece v Bradley20, datovaná do období 1770-1800, byla vyrobena přímo z uhlí nebo koksu se
studeným větrem (viz tabulka 60).
Tabulka 58 Produkce železa ve Velké Británii v letech 1720-1806
Datum
1720
1750
Produkce, t
Litina
Dřevěné uhlí
Koks
Prutové železo
Dřevěné uhlí Koks
20500
24500
500
3500
14800
18800
0
100
Importy
(prutové
železo)
(dřevěné
uhlí)
17100(1)
31200(2)
Exporty
(celkem)
Přibližně
5000(3)
1788
14000
54000
11000
22000
48200(4)
1796
8500
112500
6500
125000
38000(5)
24600
1806
7800
250500
6000
31500
Poznámky: velké množství litiny může být převedené do tyčového železa a z toho důvodu je celkové množství
tyčového železa podává mnohem reálnější údaj o celkové produkci železa; (I) znamená 1714 - 18; (2) znamená
1751 - 55; (3) odhad; ( 4) znamená 1788- 96; (5) znamená 1796-1806
Pramen: B. R. Mitchell a P. Deane: „Abstract of British historical statistics“, 140, 1962
Tabulka 59 Množství surovin použitého na tunu vyrobeného železa; Horsehayské hutě, Coalbrookdale
Company (podle Mott19)
Datum
1755
1756
1757
1758
1759
1760
1767
1768
1769
1770
1771
1772
1773
1796
1797
1798
1799
Železná ruda
(surová)
Vápenec
4,08
4,40
4,97
4,95
4,00
4,55
4,31
2,86
3,81
3,60
3,80
4,44
3,51
0,51
0,59
0,62
0,92
0,87
1,63
0,48
0,69
0,89
0,56
1,13
0,83
0,43
Koks
5,5
4,55
5,36
6,25
5,53
5,30
7,00
5,87
5,72
5,65
5,76
6,7
5,74
6,19
Uhlí
Obecné
2,65
2,80
1,74
2,34
1,47*
1,96
2,02
1,40
Pálené
0,37
0,60
0,37
0,75
0,64
0,53
0,93
0,48
Celkové
množství
paliva
8,52
7,11
7,85
9,82
9,25
8,63
9,67
7,88
7,97
7,68
8,63
10,33
8,56
139
1800
5,75
1,22
1801
0,95
7,95
0,70
1802
4,05
0,78
5,78
0,78
0,15
1803
3,00
1,00
5,65
0,91
0,16
1804
3,55
0,85
7,38
1,13
0,14
1805
4,18
0,73
7,40
1,18
0,13
1806
0,74
6,95
1,25
Množství založeno na následujících mírách:
Železná ruda: 1 náklad = 18 bušlů = 1 t
Objemová hustota hliněné železné rudy = 100 liber/stopu3
Uhlí, 1718-27: kupa = 9 nákladů = 36 cwt; 1728-32: kupa = 10 nákladů = 35 cwt kusového uhlí; 1 tucet = 12
nákladů = 42 cwt vápence; 8 nákladů = 1 t
* po roce 1796, pouze pro parní stroj (???)
Wilkinsonova struska byla nalezena ve spojitosti s litinou, kdy obě vytekly společně z pece. Obsah síry ve
strusce byl 1.37 %, zatímco v surovém železe 0.027 %. To naznačuje, že Darby a Wilkinson mezi sebou řešili
otázku síry. Nicméně oba využívali uhlí s nízkým obsahem síry, které nebylo hlavní příčinou tohoto problému.
Hlavním důvodem bylo použití vysoce vápnitých strusek s koeficientem vysoké bazicity, který vyžadoval
vysokou pracovní teplotu a z toho důvodu i vysoké tempo dmýchání. Může se zdát, že to bylo právě použití
parního motoru, který činilo tento problém možným (viz obrázek 86).
86 Efekt bazicity na obsah železa a síry ve vysokopecních struskách
Tabulka 60 Analýzy vysokopecních strusek z 17.-19. století
Prvek
SiO2
CaO
MgO
MnO
FeO
Fe2O3
Al2O3
P2O5
S
alkálie
Fe
bazicita
Množství, %
Přibližně
1650
Himley,
koksová
nebo uhelná
pec na
studený vítr7
1700-1792
Charlcot,
dřevouhelná
pec na
studený vítr7
1770-1800
Bradley,
uhelná pec
na studený
vítr7
Přibližně
1850
Tipton,
koksová pec
na studený
vítr7
Přibližně
1850
Dowlays,
uhelná pec
s předehřátým
větrem7
1836
Decazeville,50
uhelná nebo
koksová pec
47,80
7,60
3,93
0,55
9,30
23,99
0,02
0,12
6,5
0,24
52,5
17,0
4,57
1,86
4,30
20,17
0,32
0,01
3,0
0,41
38,10
41,10
2,52
1,86
11,18
0,05
1,37
1,45
1,15
39,52
32,52
3,49
2,89
2,02
15,11
0,96
1,06
1,6
0,91
44,60
29,19
1,70
2,62
2,63
18,10
0,10
1,06
2,05
0,70
46,0
25,3
4,6
1,5
2,0
17,0
2,3
1,6
0,65
Konverze litiny na kujné železo
Vzhledem k faktu, že převážná část poptávky byla spíše po svářkovém železe než po litině, nemělo Darbyho I.
použití koksu tak okamžitý efekt na celkové množství produkce železa. Dřevouhelná plamenná zkujňovací pec
byla stále dostačující metodou pro konverzi až přibližně do roku 1770. Poháněná dřevěným uhlím nebyla
schopná přivodit žádnou změnu v obsahu síry ve „zkujněném“ surovém železe vlivem nízké bazicity
fayalitických strusek. Nicméně poháněná uhlím nebo koksem s nízkým obsahem síry velká část dostupné síry
přecházela do železa a tak snižovala jeho kvalitu. Samozřejmě, že uhlí může být zároveň použito ve vyhřívacích
výhních a bylo tak využíváno po značnou dobu. To je způsobeno tím, že oblast mezifázového kontaktu mezi
kovem a palivem byla nyní natolik snížena, že se zde nevyskytovala žádná kapalná fáze (viz tabulka 61 a 62).
140
Použití koksu ve vysoké peci vedlo ke zvýšení obsahu křemíku tak, že nejstarší koksem vyráběné železo
převyšovalo 1.0 % Si a bylo celé tvořené šedou nebo grafitickou litinou. To naopak inklinovalo k vytvoření spíše
pomalejšího procesu, než s někdejším bílým surovým železem s nízkým obsahem křemíku, což se zdá být
cennější než zkujňování, které se vypořádávalo s tímto problémem ve dvou krocích: nejdříve oxidací křemíku a
převedení tak grafitu do chemicky vázaného uhlíku, následované sekundární oxidací, tentokrát chemicky
vázaného uhlíku (viz tabulka 61).
Nyní spatřujeme dělení zkujňování do dvou procesů: první byl proveden v „rafinační huti“ a druhý ve
„zkujňovačce“. Ve skutečnosti se myšlenka „rafinační huti“ nevztahovala k Británii. Zdá se, že rafinační hutě
byly používány ve Štýrsku kolem roku 1750, zatímco jim předcházely zkujňovačky (finery). 21 Měkká
(pravděpodobně grafitická) litina byla roztavena s dřevěným uhlím v braten ofen 2.4 m dlouhé a 1.8 m široké
s výfučnou směřované ke každé straně. Po 14-15 hodinách stekl roztavený kov zešikmených stěnách ohniště do
kanálu ve středu. Během tohoto procesu kov získal určitou tvárnost a obtížně lámal, protože z něho byla
odstraněna velká část křemíku. Poté byla konverze dokončena v běžné železem plátované zkujňovací výhni (viz
obrázek 87).
Tabulka 61 Složení kovu použitého ve zkujňovacích, rafinačních a pudlovacích procesech
Kov
litina
surové železo z dřevouhelné pece na
studený vítr172
surové železo z koksové pece na
studený vítr171
surové železo z koksové výhně na
studený vítr 171
rafinované železo185
složení vyrobené kujné oceli, %
ocel z koksem pudlovaného surového
železa (Yorks)185
švédská ocel30
ocel z Low Moor30 (Yorks)
Prvek, %
C
C
(grafit) (smíšený)
Si
Mn
S
P
2,43
1,43
0,85
0,05
0,029
0,11
3,52
-
1,86
-
0,05
1,72
2,81
-
0,57
0,13
0,06
0,29
-
3,15
0,20
-
0,04
0,80
0,27
0,11
-
0,01
0,06
3,0
0,08
0,016
0,11
0,122
stopy
0,28
0,03
0,104
0,0004
0,106
-
struska
Tabulka 62 Složení strusek ze zkujňovacích a pudlovacích procesů
Prvek
Fe2O3
FeO
SiO2
MnO
Al2O3
CaO
MgO
S
FeS
P
Množství, %
zkujňovací pec
Sparkeho
výheň,
dřevouhelné
palivo,
hematitové
železo
50,4
33,6
8,16
4,65
2,60
0,54
0,25
rafinační pec
Pudlovací pec, Staffordshire
Dowlais, koks30
bílá litina30
šedá litina171
65,5
25,8
1,6
3,6
0,45
1,28
0,23
8,27
66,32
7,71
1,29
1,63
3,91
0,34
1,78
23,75
39,83
23,86
6,17
0,91
0,28
0,24
1,37
3,50
0,62
6,42
vyhřívací
pec
Sparkeho
výheň, uhelné
palivo172
27,6
33,10
21,3
2,52
5,68
1,77
0,5-5,0
0,12
141
Darbyho partneři se pokoušeli okolo roku 1719 provést první (rafinační) krok pomocí koksu, ale nemělo to velký
úspěch a zdá se, že celý proces pokračoval v činnosti s dřevěným uhlím.22 Mnoho dalších se pokoušelo docílit
chemické přeměny s pomocí koksu nebo uhlí. William Wood mísil dohromady práškovou rudu, koks a vápenec
a sázel směs do uhlím poháněné plamenné pece. V roce 1761 byl jeho synu Johnu Woodovi udělen patent. 23
V tomto případě zkujňoval litinu uhlím v obvyklé rafinační peci, dokud nebyla téměř kujná (kov mohl obsahovat
určité množství síry), následně rozdrtil vzniklý kov, promísil ho s tavidly a ohříval ho v kelímcích v plamenné
peci (viz obrázek 88). To byl jeden z mnoha „pěchovacích a zalévacích“ procesů, při kterých bylo granulované
surové železo oxidováno v kontaktu s vhodnými tavidly, za účelem jeho převedení na železo nebo ocel. V roce
1781 Bergman vyzkoušel tyto technologie také ve Švédsku. 24 Při tomto procesu se obvykle rozbily stropní
keramické vložky (hrnce), zanechávající malé vrstvy kujného železa v ohništi pece.Tento proces byl provozován
v Malé Astollské výhni, kterou si John Wood pronajal v roce 1740.25 V souladu s jeho patentem z roku 1761 se
zdá, že rafinoval granulované surové železo z Haleské pece v plamenné uhlím poháněné zkujňovačce,
produkující tak velké množství fayalitické strusky s neobvykle vysokým obsahem síry (0.59-3.22 % S). Vysoká
hodnota síry musela být zapříčiněna vycezováním sulfidické fáze.
87 Jedna z prvních rafinačních pecí pro odstraňování křemíku z litiny mechanismem oxidace šedé litiny
na bílou litinu (založeno na popisu Jars)
88 Rekonstrukce plamenné pece použité Johnem Woodem v roce 1761 pro zkujňování litiny procesem
„zalévání“ (vycházející z Morton a Gould25)
S velkou pravděpodobností bylo tavidlo dostatečně bazické pro absorpci určitého množství síry. Struska byla
nalezena ve velkých množstvích („hambones“) vážících až 25 kg. Ty se zdají být získávány ze zkujňovacích
výhní jejich odpichováním v intervalech.26 Tímto způsobem vyráběný kov mohl obsahovat okolo 0.2-0.3 % S: u
samotného uhlí bylo zjištěno, že obsahuje 1.10 % S. Zkujňovaný kov byl rozdrcena a umístěn v hliněných
hrncích vysokých okolo 30 cm s vnitřním průměrem 15 cm, obsahujících okolo 45 kg kovu Kelp27, další přidané
alkalické tavidla a přítomnost vápence pravděpodobně mohla přispět k odstranění části z 0.2-0.3 % S ve formě
CaS04, Na2S04 nebo sulfidů převedením do strusky. Tyto kelímky byly zahřívány v uhlím poháněných
plamenných pecích. Druhý patent z roku 1763 se jménem John a Charles Wood naznačuje, že čas od času bylo
nezbytné vykonat rafinační operaci dvakrát, ale to mohlo být uskutečněno v plamenné peci v rámci druhého
kroku. V tomto případě se jedná o nejstarší doklad úplné přeměny litiny na svářkovou ocel v plamenné peci.
V roce 1775 De la Houliere navštívil Woodův závod a zdá se, že byl ohromen kvalitou prutového železa
vyráběného touto metodou.28
89 Žlábkované válce pro válcování prutů navržené J. Purnellem v roce 1766 – nezbytná součást ve vývoji
pudlovacího procesu (reprodukováno z patentu č. 854, 31. červenec, 1766)
John Wood zemřel v roce 1779, v době, kdy ostatní rozvíjeli nepatrně rozdílné technologie. V roce 1766 bratři
Cranageové „zkujnili“ v plamenné peci kousky částečně zoxidovaného litinového šrotu (staré pouzdra). Ve
stejné době využíval Purnell profilové válce pro výrobu ocelových svářkových čepů (viz obrázek 89). Zatímco
zkujňování samo o sobě podstupovalo proměnu, hromadné výfučny byly poprvé použity Cockshuttem v roce
1771 spolu s dřevěným uhlím, kdy objevil výhodu předehřátí litinové vsázky v plamenné peci. Tyto dvě změny
urychlily celý vývoj. V roce 1755 Jesson a Wright poháněli své zkujňovací pece koksem s nízkým obsahem síry
a zkujňovali koksem redukované surové železa. Zdá se, že se jednalo pouze o „rafinování“, tj. snižování obsahu
křemíku a převádění uhlíku do chemicky vázané formy. 29 Proces byl dokončen vložením kovu do plamenné pece
s ohništěm 3 m x 0.6 m, schopné pojmout 20 hrnců nebo paketů.
Onionsovi v roce 1783 bylo přenecháno sázet přetavenou a stále roztavenou bílou litinu z plamenné pece přímo
do plamenné pece a dokončit jeho oxidaci pomocí nuceného vnějšího dmýchání (viz obrázek 90). Vlk byl
zpracován bucharem, ale zbylá část procesu byla provedena právě tak, jako v Cortově druhém patentu uděleném
o devět měsíců později (1784). V jeho prvním patentu z roku 1783 Cort použil zkujňovací pec, přirozený tah
plamenné pece a profilované válce s větším důrazem než kdokoliv jiný ještě na potřebu dobrého fungování
vytahování strusky. V jeho patentu z roku 1784 udělal výjimku se zkujňovací pecí a celý proces spočíval pouze v
pudlování v plamenné peci s pískovým dnem, které mělo tendenci absorbovat určité množství železa a převádět
ho do strusky. Na tento postup bude odkazováno jako na „suché“ pudlování.
142
Postupně se proces začal zjednodušovat a se zvyšující se dostupností koksového surového železa s vysokým
obsahem křemíku a s poklesem dřevouhelného surového železa spatřujeme všeobecné přijetí dvoufázového
konverzního procesu: koksem poháněné rafinační pece okolo řady Cockshuttova mnoho výfučnového vynálezu
ke snížení obsahu křemíku a přeměně uhlíku z grafitu do chemicky vázané formy a plamenná pudlovací pece pro
oxidaci chemicky vázaného uhlíku. Protože výsledek Woodova patentu desilikonovaného kovu z rafinační pece
byl vyjmut horký a kován ve formě koláče silného 2.5-3.8 cm, vykazující určitý stupeň oduhličení. Později v 19.
století začaly pracovat „running-out fire“ a surové železo bylo odpichováno do formy kovových plátů 2.5-8 cm
silných, 30 cm širokých a 3.7 cm dlouhých (viz obrázek 91). V některých případech bylo rafinované železo
odpichováno přímo do pudlovací pece, jak naznačuje Onions. 30
90 Onionsova pudlovací pec z roku 1783, ve které oxidaci a před tavení litiny napomohl dmýchaný proud
studeného vzduchu; komín byl krátký a hlavní část spalovaného vzduchu byla dodávána dmýcháním
zpoza roštů (podle Morton a Mutton23)
91 Pozdní rafinační pec nebo „running out“ ohniště (podle Greenwood 30)
V roce 1818 Rogers předložil návrh o nahrazení určitého množství křemíku oxidy železa v nístějích Cortsově
plamenné pece, aby se vyhnul ztrátám kovu vzhledem k jeho oxidaci a slučování s křemíkem. Kyslík ve formě
oxidů železa napomohl k oduhličení surového železa.31
Ale Joseph Hall tuto technologii vylepšil.32, 33 Pracoval se vsázkou železných okují (zarážkové okuje a struska) a
docílil tak viditelné reakce mezi uhlíkem v železe a kyslíkem v oxidech železa, vytvářejí modrý plamen oxidu
uhelnatého („pudlovací svíčky“). Tento jev se stal známým jako vření surového železa nebo mokré pudlování,
v kontrastu s předcházejícímu procesu suchého pudlování. Hall také použil praženou pudlovací strusku
(odpichovou strusku) pro nístěje jeho pecí, místo oxidů železa a křemičitého písku používaného Rogersem.
Tento postup byl patentován v roce 1838. Typická pudlovací pec tohoto typu je vyobrazena na obrázku 92.
Dalším rozvojem v této oblasti bylo použití regenerátoru odpadního tepla Rastrickem v roce 1827.34 Jednalo se o
vertikální válcový kotel, skrze který procházel kouřový kanál pudlovací pece.
Procesu oxidace při vlhkém pudlování železa bylo napomáháno přídavky oxidů železa do strusky. To urychlilo
celý proces a umožnilo zpracování nerafinovaného surového železa. Prvním krokem v tomto případě je oxidace
křemíku za vzniku vysoce křemičitých fayalitických strusek. Později se začne oxidovat bílá litina, za pomoci
přídavků oxidů železa a probíhá reakce mezi uhlíkem a oxidy železa, vedoucí k uvolnění oxidu uhelnatého, tj.
„uhlíkový var“. Určité množství síry a více než 80 % fosforu přechází ve velkém množství do vznikající strusky.
Toto je pravděpodobně správné místo pro detailní pojednání o technologii a reakcích týkajících se pudlování,
protože od roku 1830 neproděl tento proces žádné výraznější změny.35 Pokud vsázku tvořila převážně bílá litina
nebo surové železo, začal proces při vyšší teplotě, než v případě šedé litiny. Teplota byla regulována dusítkem na
komíně pece. Pec byla předehřátá od předchozí vsázky a obsahovala ještě určité množství železem bohaté
odpichové strusky. Následně bylo vloženo 230 kg chladného kovu skrze obslužné dvířka, které byly sklopeny a
utěsněny hlínou. Po 15 minutách bylo přesunuto surové železo a začalo se tavit dalších 30 minut. Struska, okuje
a kov byly promíšeny míchacím hřeblem a po 45 minutách došlo k mocnému vření. Míchání hřeblem
pokračovalo a lázeň postupně houstla, protože bod tání suroviny se zvedl v důsledkem ztráty uhlíku. Mohly být
zpozorovány tečky kujného železa a těstovité hmoty, které byly rozdrceny, zatímco byla zvyšována teplota
separující strusku a kov. Hmoty kovu byly kutáleny po povrchu dna k můstku, kde se shromáždilo přibližně šest
vlků vážících 32-36 kg. Závěrečné přehřátí bylo provedeno pro zlepšení snadného vytěsnění strusky z vlků při
vytěsňování strusky z vlků kováním a umožnění dobrého svaření částic. Vlci byly jeden po druhém vytaženy
z pece, zatímco uvnitř byla udržována přiměřeně redukční atmosféra pomocí zavírání kouřového hradítka a
udržování dveřního otvoru uzavřeného.
92 Typická velšská pudlovací pec s železnou nístějí
Škvára (struska) byla odpíchnuta z pece po každém druhém ohřevu. Obvykle ohřev trval okolo 1.5 hodiny a
během 12 hodinové směny mohlo být provedeno 5-7 ohřevů. Při suchém pudlovacím procesu nevzniklo tak
velké množství strusky, celý cyklus byl rychlejší a mohlo být uskutečněno 9-10 ohřevů. Celkové množství
zpracovávaných vlků se pohybovalo obvykle kolem 100-150 kg. Protože struska byla obvykle fayalitická
s vysokým obsahem železa, došlo tímto způsobem ke ztrátě velkého množství železa. Ztráta se obvykle rovnala
143
7-18 % z množství vsazeného kovu. Samozřejmě, že škvára může být opět redukována ve vysoké peci, ačkoli to
může přispět ke zvýšení obsahu síry a fosforu do jinak čisté vsázky.
Vývoj vysoké pece 1700-1850 n. l.
V první části jsme pojednávali o změně vsázky dřevěného uhlí na koks. Zatímco tato změna měla důležitý efekt
na velikost vysoké pece, zejména na její výšku, v tomto období prodělala vysoká pec další změny, které měly
naprosto zásadní efekt na dřevouhelný typ vysoké pece. Fakt, že koks s nízkým obsahem síry se ukázal být
praktickým palivem používaným po roce 1720 a samozřejmě to neznamenalo jeho přeměnu na celém světě. Za
prvé, ne všechno uhlí je koksovatelným uhlím a některé uhlí není možné koksovat a při zahřívání nabývá na
objemu je vhodné pro vysoké pece, jak ukázal Wilkinson, který mohl získat dostatečně silný proud vzduchu. V
některých místech bylo dřevěné uhlí stále hojně používané a v některých případech tomu bylo proto, že hutníci
pracující s dřevěným uhlím měli zajištěné dlouhodobé dodávky z dob, kdy stavěli své pece. Nicméně v zemích s
vysokou hustotou zalidnění již nebylo snadné zajistit zvýšení železářské produkce při používání dřevěného uhlí.
Nejenom zde byla velká poptávka po dřevě jako tuzemském palivu, ale projevovaly se zde i silné tendence
směrem k odlesňování, jako prostředku ke zvýšení zemědělské produkce.
Za povšimnutí stojí zajímavost, že v jedné oblasti v Británii (Yorkshire) byly dřevouhelné pece zapáleny i v tak
pozdním období jako v roce 176136 (viz obrázek 93), přesto však Maryporská pec v nepřístupné oblasti
Cumberland, kde bychom předpokládali, že byl dostatek dřevěného uhlí, byla postavena v roce 1752 pro
zpracování koksu.37 Ve skutečnosti hledali dřevouhelní hutníci nové oblasti s dostatečným množstvím paliva i
tak daleko, jako v severním Skotsku, kde využívali hematit z North Lancashire a dřevouhelné pece pracovaly v
Loch Fyne a Bonawe (1753) a v Invergarry (1729). 38, 39 Nové dřevouhelné pece byly v provozu od roku 1720 ve
Walesu v Brecon a od roku 1755 v Dovey (Dyfi).40 Další dřevouhelná pec byla v provozu ve středozemí
(Melbourne) od roku 1725 a není překvapivé, že její činnost byla ukončena v roce 1780. 41 Nicméně jedna z
prvních pecí ve středozemí využívající uhlí se zdá být ta v Alderwasley (1764) a zároveň ta v Derbyshire, kde
bylo ve vázce objeveno uhlí.42 Tato pec předcházela pecím postaveným v Morley Park (1780 a 1818), které byly
navrženy pro uhlí a pomocí páry vháněným vzduchem.
Ostatní evropské země poslaly v druhé polovině 18. století do Anglie pozorovatele, pro získání důkazů použití
uhlí a koksu v železářství a mohly tak z toho profitovat. Datumy přijetí znalosti redukce uhlím nebo koksem v
ostatních zemích (viz tabulka 63) ukazují na do jisté míry rostoucí tlak směrem k uhelným zdrojům. Švédové a
Francouzi byli první, kdo nahlédli do nové technologie koksem vyráběného železa v Británii. Švédové neměli
žádný skutečný problém s palivem, a přesto bylo malé množství uhlí dováženo z Anglie. Jejich zájem spočíval
zejména v nových koksem poháněných procesech na jejich vlivu, které mohou mít na exporty do Anglie a
zároveň sledovali, jestli neprobíhal nějaký nový vývoj, který by mohly převzít. Francouzi vyslali značné
množství pozorovatelů, jako byl v 18. století Jars a de la Houliere a v roce 1836 Dufrenoy a jeho kolegové.
93 Vysoká pec z Low Mill nedaleko Cawthorne, Yorkshire (převzato z Baker 36)
Během celého 18. století plynule rostly velikosti pecí.43 Tabulka 64 poukazuje na rostoucí velikost
dřevouhelných pecí, začínajících u anglických pecí z let 1651-1652 a končící v roce 1794 pecí v Nevyansk v
Rusku s výškou 13.5 m. Výška dřevouhelné pece byla považována za omezenou, vzhledem k špatným
mechanickým vlastnostem dřevěného uhlí, ale v případě vysokých štíhlých pecí mohla být velká část objemu
vsázky přenesena do stěn pece a ne přímo do dřevěného uhlí. Může se zdát, že tvar a schopnost přívodu vzduchu
mělo mnohem více co dočinění s výškou pecí než samotné palivo. 44 Mnoho z dřívějších pecí bylo pod hranicí
jejich maximální možné výšky (viz obrázek 94).
Tabulka 63 Časové údaje pro počátky využití uhlí nebo koksu ve vysokopecním průmyslu
La Creusot (Francie)
Glewitz (Slezsko)
Konigshütte (Slezsko)
Seraing (Belgie)
Mülheim (Ruhr)
Vítkovice (Česká republika)
Donetz (Rusko)
Bilbao (Španělsko)
1785
1796
1800
1823
1849
1836
1871
1880
144
George Creek, Maryland (USA)
Východní Pensilvánie (USA)
1817
1835
Tabulka 64 Rozměrové parametry vysokých pecí z 16.-18. století
Lokalita
Datace
Výška, m
Průměr
sedla, m
Úhel sedla,
stupeň
Cannock
přibližně
1561
1651
1652
1652
1735
1682
1736
1695
1752
1752
1761
1777
-
-
78
Poměr
výška/sedlo,
V/S
-
Coed Ithel
6,1
2,2
77
2,9
Sharpley
7,6
1,8
80
4,2
Rockley
5,2
2,44
2,1
Dovey
10,4
2,8
60
3,7
Gunns Mill
6,7
2,1
(40-50)
3,2
Dundon
8,7
2,7
3,2
Lamberhurst
7,2
1,6
75
4,5
Bonawe
9,2
2,44
3,7
Maryport*
11,0
3,8
72
2,9
Cawthorne
7,6
2,1
80
3,6
Coalbrookdale*
7,3
2,1
51
1,8
Johangeorgenstadt
6,1
1,5
4,0
Osek
1750-1800
7,2
1,9
62
3,8
Strašice
1750-1800
8,0
1,6
63
5,0
Larvik
1767
7,3
1,8
60
4,0
Vordernberg
1770
5,5
1,5
81
3,6
Treybach
1753
6,7
1,1
83
6,3
Švédsko
1770
7,7
2,1
71
3,6
Le Creusot
1777
10,7
2,9
72
3,7
Komárov I
1780
9,0
2,1
64
4,3
Adamov
1793
8,5
2,3
61
3,7
Komárov II
1796
11,4
2,7
72
4,2
Nevyansk
1794
13,5
3,7
53
3,7
Brymbo+
1798
14,3
3,3
4,3
* koksové pece, ostatní dřevouhelné pece; + částečně koksové pece; ( ) předpokládané
Odkaz
Morton174
Tylecote176
Morton177
odkaz173
odkaz184
odkaz183
Morton69
Swedenborg175
Tylecote et al.37
Baker36
Raistrick12
Jeniceck44
Jeniceck44
Jeniceck44
Jars11
Jars11
Jars11
Jars11
Reyne178
Jeniceck44
Jeniceck44
Jeniceck44
Jeniceck44
Davies
Nejstarší pece měly minimální počet nístějových otvorů (tj. dva) z toho důvodu, aby se vyhnuly narušení
konstrukce pece a tyto otvory byly vyztužené nosnými ocelovými překlady nebo kamennými či cihlovými
oblouky45 (Low Mill a Dundon). Velké množství pecí z 18. století mělo tři nebo čtyři otvory v čtvercovém
tělese, což naznačuje, že jejich tvůrci počítali s možností použití více než jedné výfučny.36 Do této doby byla
šachta a kelímek zabudovány do sedla kruhového průřezu, aby se vyvarovali problémům s napojováním
kruhového sedla do čtvercové šachty. Ale kelímky (v těch případech, kdy byly odděleny od sedla) byly často
čtvercového průřezu. V polovině století byla vyzdívka šachty obvykle cihlová, i když sedlo a kelímek byly
vytvořeny z žáruvzdorného pískovce. Úhly sedla byly obvykle velmi strmé - 80° v Low Mill,36 a 59-72° v
českých pecích.44 Horizontální železné výfučny byly instalovány do kónických otvorů ve vyzdívce, zhotovené ze
dvou nebo více vhodně vyříznutých kusů kamene.41
94 Vývoj dřevouhelné vysoké pece v letech 1650-1800, zaznamenávající stálý nárůst maximální výšky,
zatímco poměr výšky a průměru sedla pece zůstává víceméně stálý, kolem 3.7 m
Tvar nístěje tvořený tymp a dam přetrval v nezměněné formě až do pozdního 19. století, kdy bylo zavedeno
uzavřené ohniště. Ve střední Evropě, kde měly dřevouhelné pece stále dlouhé trvání, spočívala hlavní změna ve
využití vylepšených dmýchacích strojů. Fakt, že odlévání vyhovujících železných válců nebylo v Evropě tak
široce praktikováno jako v Británii, bylo považováno za důsledek upřednostňování důvěry vůči dřevu, spíše než
na kov. Důsledkem toho bylo zavedení tří komorového dřevěného dmychadla, navrženého P. J. Gerstnerem, kde
komory byly čtvercového průřezu se stranou 1 metr a poháněné vodním kolem s pístovými ojnicemi. 44 Tři
komory poskytly mnohem stabilnější proud vzduchu, obvykle pouze skrze jednu výfučnu, přestože česká pec v
145
Adamově měla čtyři otvory. Mezitím v Británii a Francii mělo použití koksu za důsledek zvýšení velikosti pece,
které bylo možné provést bez ohledu na profil pece, a proto bylo k dispozici mnohem účinnější dmýchací
zařízení.
Wilkinsonovy válcové dmychadla byla schopna poskytnout odpovídající množství vzduchu, zajišťované
vhodným výkonným zdrojem. Toto tzv. zvýšení kapitálových zdrojů, neboť jak vidíme ze zkušenosti v
Maryport, zdroje z vodní elektrárny byly pro zvýšené nároky často nedostačující a jedinou odpovědí byl parní
stroj.37 Pec v Maroport baly vybudována v roce 1752 a navržena pro koks; její výška k sázecí plošině dosahovala
11 m a její objem byl 57m3. V tomto případě se jednalo o enormní nárůst velikosti ve srovnání s dřevouhelnou
pecí vybudovanou přibližně ve stejnou dobu v Low Mill (15.7 m3). Přirozeně, že kožené měchy se projevily jako
nedostatečné a v roce 1777 byla Wilkinsonem opatřena nová souprava železných válcových měchů. Vodní kolo
běželo při 50 otáčkách za minutu a hřídel obsahovala 8 vaček na jeden válec a tak poskytovala 40 dmychů za
minutu a proud vzduchu okolo 170 m3/min.
Z tohoto období máme dostatečné znalosti o konstrukčních materiálech vysokých pecí. Přirozeně, že některé
oblasti byly zaostalejší něž jiné a přetrvávaly v nich starší konstrukce. Ve Vordenbergské oblasti v Rakousku se
objevují jednoduché kamenné konstrukce, složené ze dvou komolých kuželů, postavené na sobě. 46 Ty mohly
fungovat buď jako Stiickofen nebo Flussofen. Po celou dobu byly budovány ze stejného kamene bez specielní
vyzdívky jako v Treyback v Carinthia (1758), kde se objevoval ten samý typ, ale štíhlejší. Šachta švédské pece v
Soderfors byla vytvořena ze struskových bloků pečlivé litých do forem. 47 Můžeme se domnívat, že kostra byla
obvykle vyztužena železnými pruty nebo dřevěným rámem, který jsme mohli později spatřit na vyobrazení
Waeldenské pece na ozdobné krbové zdi z roku 1636. 48
K odčerpání vody bezprostředně zpoza pece a k tvorbě větracích otvorů v těle pece byly provedeny
komplikované opatření, umožňující snadné unikání vlhkosti při dmýchání do pece. Larvikova kresba pece 49
zachycuje vazníky a pozůstatky pece v Melbourne v Derbyshire 41 (1725-1780), znázorňují složitý labyrint
chodeb, ponechaný v cihlovém zdivu mezi kvádrovým zdivem a vyzdívkou. Význam písku v zásypu mezi
vyzdívkou a kostrou pece mohl plnit funkci ventilace a zabraňovat tak katastrofě, ale bez pochyby se přihodily
nešťastné náhody a proto se domnívali, že bylo lepší být v tomto ohledu opatrný.
PROFIL VYSOKÉ PECE
Pokud šlo o vnitřní tvar pece, někteří mají dojem, že na jeho přesné formě příliš nezáleželo. Žádné dvě pece si
nebyly podobné, pokud nebyly postaveny v párech (dvojité pece) a přesto i zde se objevovaly často rozdíly.
Některé pece byly krátké a podsadité s nízkou hodnotou poměru výšky/sedla (V/S), jiné pece byly vysoké a
úzké.
V Low Mill se objevuje sedlo a kelímek konstruované vcelku, 36 jako u některých pecí ze 17. století, ale převážná
většina stavitelů pecí upřednostňovala začít v určitém poměru se třemi samostatnými částmi kelímku, sedla a
šachty - později se vždy zužující směrem ke kychtě, ačkoli její úhel neobyčejně kolísal. Příležitostně spatřujeme
oválnou pec, která byla velmi stavěná s obtížemi, ale nakonec byla osvojena hladká vyzdívka tohoto typu, jako
standard objevující se ke konci 19. století a to se v podstatě shoduje s dnešním typem pece s průměrem nístěje 14
m a výškou šachty 30 m.
PECE ZE 17. - 18. STOLETÍ
Mezi lety 1650 a 1800 probíhalo plynulé zvyšování maximální výšky pece ze 7 m k 13.5 m (viz obrázek 94).
Nicméně výška menších pecí, například těch z Rakouska zůstala nezměněna. Zdá se, že dřevěné uhlí mohlo
snášet tlak svrchní váhy zavážky až do výšky šachty 13.5 m, která ukazuje, že omezení výšky nejstarší pece
nebylo kvůli pevnosti dřevěného uhlí, ale kvůli problémům s tlakem dmýchaného vzduchu. Tvar pece daný
poměrem (V/S) zůstal napříč obdobím téměř neměnným s hodnotou okolo 3.7 (viz obrázek 94). Nicméně
směrem ke konci období prodělal úhel sedla velkou změnu ze stupňovitě uspořádaných stěn v pozdním 17.
století s úhlem okolo 75° k mělce se svažujícím stěnám s úhly pouze 50-60°. Zdá se tak být vzhledem
k zvětšujícímu se objemu pece, když zachování původní výšky a průměru nístěje za ekonomickými důvody. To
se zdá být z ekonomických důvodů pokusem o zvětšení objemu pece při zachování původní výšky a průměru
nístěje.
PECE V 19. STOLETÍ
146
Koksová pec od pozdního 18. století do raného 19. století pokračovala v tendenci ve zvyšování výšky a objemu
tak, aby kolem roku 1815 poskytla výšku alespoň 14 nebo 15 m (viz obrázek 95). V poměru V/S neproběhla
žádná změna, jejíž hodnoty setrvaly kolem 3.7. Stejně tak zůstaly nezměněny i úhly sedla s průměrnou hodnotou
okolo 57° (viz obrázek 96 a tabulka 65).
V obecném vývoji zde byly samozřejmě jedna nebo dvě výjimky. Například se zde objevovaly vysoké a úzké
pece v Swansea a Neath Abbey50 s výškami mezi 15.5 m a 19 m a poměry V/S od 4 do 5.6. Pec ve Swansea
musela být jednou z posledních vysokých pecí se zastaralým strmým úhlem sedla 73°. Dufrénoy50 konstatoval,
že pec ve Swansea byla tenkostěnná, mnohem podobnější kuplovací peci, něž vysoké peci a ztráty tepla musely
být mnohem větší než bylo obvyklé.
95 Vývoj koksové/uhelné vysoké pece, 1750-1900; povšimněte si nepřetržitého nárůstu výšky pece, zatímco
výška dřevouhelné vysoké pece nevykazuje žádný nárůst kromě toho na obrázku 94; poměr výšky/sedla je
opět neměnný okolo 3.7
Tabulka 65 Údaje o profilech koksových a uhelných vysokých pecí z první poloviny 19. století a pozdních
dřevouhelných vysokých pecí
Lokalita
Datace
Výška, m
Průměr
sedla, m
Úhel sedla,
stupeň
Whitecliff
Derbyshire
Seaton
(Cumb.)
Dudey
Hallfields
Staffs.
Old Staffs.
Swansea
Pontypool
Birtley
Monkland
Glasgow
Glasgow
Cyfarthur I
Cyfarthur II
Dowlais
Neath Abbey
1806
1802-1813
1828
12,2
11,6
11,0
3,35
3,8
4,4
66
57
53
Poměr
výška/sedlo,
V/S
3,6
3,0
2,5
1828
1836
1836
1836
1836
1836
1833
1836
1828
1836
1836
1836
1836
1836
13,5
11,6
14,0
11,5
15,5
13,6
14,0
14,0
13,4
12,8
15,4
15,4
16,1
19,1
3,7
4,0
4,5
3,7
4,0
4,5
3,65
3,35
4,60
4,0
4,0
5,0
6,2
3,4
54
61
48
51
73
58
56
61
54
60
63
zakřivený
60
63
3,9
2,9
3,1
3,1
3,9
3,0
3,8
4,2
2,9
3,2
3,9
3,1
2,6
5,6
Odkaz
Reference182
Farey62
Curwen
MS179
Dufrénoy50
Morton50
Dufrénoy50
Dufrénoy50
Dufrénoy50
Dufrénoy50
Dufrénoy50
Dufrénoy50
Dufrénoy50
Dufrénoy50
Dufrénoy50
Dufrénoy50
Dufrénoy50
Dufrénoy50,
186
Lemington
1836
16,6
4,2
Bradford I
1836
12,5
4,0
Bradford II
1836
14,0
4,0
Corbyn´s Hall 1839
15,0
3,8
Wylam
1844
12,5
4,0
Alfreton
1844
12,2
3,4
* Komárov III 1879
11,3
3,0
* Barum
1844
10,0
2,1
(Norsko)
* dřevouhelné pece, ostatní koksové nebo uhelné pece
55
55
67
73
60
60
59
75
3,9
3,1
3,5
4,0
3,1
3,6
3,8
4,7
Dufrénoy50
Dufrénoy50
Dufrénoy50
Dufrénoy51
Jones180
Jenicek44
96 Změny v úhlu sedla vysoké pece v průběhu let 1650-1900
Po roce 1850 proběhl opětovný návrat ke starším poměrů výšky a sedla, ale velikost pece se i nadále zvyšovala
(viz obrázek 97). Zdá se, že byly opět objeveny výhody staršího stupňovitě uspořádaného sedla, když došlo k
opotřebování vyzdívky sedel s mělkým sklonem.51 Určité změny prodělala také sazebna, kde bylo náhodou
zjištěno, že širší sazebna má mnoho výhod, včetně většího objemu. Výška zavážky se postupně od 60. letech 19.
století zvyšovala až k 20 m v roce 1930, což vyústilo v pec s celkovou výškou okolo 30 m (100 stop) a ta
147
setrvala neměnná až do dnešní doby. Poměr V/S zůstal na hodnotě 3.6 a se strmějším úhlem sedla 80°, což vedlo
k pecím s průměrem nístěje větším než 10 m (viz tabulka 66).
Zatímco tyto pece vybudované přibližně mezi lety 1850 a 1870 vykazovaly sklony k návratu ke strmému sedlu
s úhly 70-80° (obrázek 96), ve starých pláštích nebylo snadné získat tyto úhly bez vyrážení sedla, proto sedlo
sahalo do více než jedné třetiny až poloviny výšky pece. To vedlo k ochlazování sedla a k nerovnoměrnému
klesání viskózní vsázky tím způsobem, že po určitou dobu byly uvedeny do provozu výfučny v sedle,
produkující velmi bazické strusky.52 Neochota konstruktérů k použití více nístějových výfučen byla údajně
vázaná k malým nístějím.
Tabulka 66 Vysokopecní profily po roce 1950
Datace
Lokalita
1860
1870
1900-1920
1930
1944
1960-1970
South Staffs.
Teesside
USA
typický
Lincolnshire
typický
Výška, m
(od dna
nístěje
k sazebně)
15,0
19,7
26
20
18-25
30
Průměr
sedla, m
Poměr
výška/sedlo
Úhel sedla,
stupeň
4,6
6,1
6,7
7,0
5,8-8,2
9,7
3,4
3,0
3,8
3,6
3,0-3,6
3,2
73
62-75
73
80
73-77
77
Odkaz
180
55
55
Poměr V/S zůstal neměnný v rozmezí 3.0-3.6, zatímco velikost pece narůstala. Postupně, jak se zdokonalovaly
dmýchací motory a běžnými se staly rychle poháněná tempa, zvýšil se i počet výfučen, který se kolem roku 1880
zvýšil na šest a mezi lety 1940-1950 dosáhl počtu 14 výfučen v nístěji pece s průměrem 6.7 m. Moderní teorie o
tvaru pece doporučují, že by úhel sedla neměl být menší než 75° a výška sedla (maximální průměr) by neměla
být větší, než 15 % celkové efektivní výšky (od výfučny k sazebně). Výfučny se obvykle nacházejí ve
vzdálenosti kolem 2 m od paty nístěje a měly by být mezi sebou vzdáleny 1.5 m. Zúžení šachty by mělo
dosahovat přibližně 8 cm/m, tj. poměru okolo 1:12. Celková výška a objem pece všeobecně neudává velikost
produkce, pokud nejsou uvedeny správné rozměry, a proto je výchozím bodem průměr nístěje. V současné době
se průměr nístěje postupně zvyšuje od 9 ke 14 m.53
Jedinou další změnou, která potkala vysokou pec, bylo zavírání přední části pece. Ačkoli otevřená přední část
s jeho tymp a dam byla obtížná a namáhavá z pohledu obsluhy, tzn., že přístup do celé spodní části nístěje byl
teoreticky možný, i když prakticky velmi obtížný. Ložiska a nahromadění tuhého materiálu jako je „svině“
mohly být odstraněny, ale je nepravděpodobné, že by skutečně byly odstraňovány. Uzavření přední části pece
bylo patentováno v roce 1867 Carlem Holstem jménem vynálezce F. Luhrmanna z Georgs-Marienhutte nedaleko
Osnabrock a jeho patent byl postupně přijat i na dalších místech. 54 V dnešní době se jedná o standardní systém
používaný ve všech pecích. Nístěj je v podstatě kruhová s dvěma otvory („notches“), které jsou vytvořeny
v cihlovém zdivu a zablokované vhodným výmazem hlínou. Pro odpich železa jsou vyvrtány otvory a v tomto
případě je určité množství ztuhlého železa spáleno kyslíkovým řezacím hořákem. Žlábky pro strusku a pro kov
jsou radiálně odděleny pod úhlem 50° nebo více. Mohou se zde vyskytovat dva nebo více struskových kanálků,
které se nacházejí přibližně 1 m nad kanálkem pro železo. Všechny tyto opatření představují zjednodušení
spodní části pece a usnadnění práce z obav z tuhého nahromadění, které bylo prokázáno jako neopodstatněné.
Nicméně jílové odpichové otvory měly být vytvořeny odpovídajícím způsobem, umožňující jejich relativně
snadné odstranění.55
Dmýchací motory a dmýchání horkého větru
S výjimkou Číny a některých zaostalých závodů ve východní Asii a v Africe bylo dmýchání do pecí prováděno
zejména s harmonikovým typem měchů a příležitostně s dřevěnými boxovými měchy.41 Kožené měchy
vyžadovaly značnou péči a údržbu a jejich pořizovací cena nebyla příliš nízká. Zvažujeme-li přednosti čínského
typu pístových boxových měchů, japonské tatary nebo závěsných sklopných boxových měchů, je překvapivé
zjištění, že v západní Evropě trvalo nahrazení stávajícího harmonikového typu měchu velmi dlouhou dobu. Ve
východní Asii byly používány dřevěné pístové měchy, využívající vydlabané kmeny stromů jako válce společně
148
s hrncovitými měchy, jejichž kůže pokrývala vršky hliněných hrnců; později také rozšířených do Afriky. 57
Konstrukce harmonikového typu měchu byla detailně popsána Agricolou 56 a boxové měchy Plotem58, proto již
není nutný žádný další popis.
97 Konečný tvar pece se strmým sedlem a oválným profilem, který byl v roce 1839 upřednostňován
Johnem Gibbonsem a od té doby obecně přijatým typem, ale pouze pro rozměrnější nístěje
Až do příchodu parního motoru se neuvažovalo o žádné jiné alternativě harmonikového typu měchu. Bylo jasné,
že starší kožené měchy byly příliš slabé k plnému využití těchto nových prostředků síly a sama výroba parního
válce jako takového ukázala, že vhodné dmýchací válce mohou být vyrobeny z mosazi nebo litiny. Zpočátku
byly tyto válce poháněny vodním kolem, když bylo zajištěno odpovídající množství vody, nebo když byl
nedostatečný zdroj financí pro pořízení parního motoru. 59, 60 V Británii jsme mohly pozorovat rozšíření
válcových dmychadel pro vysoké pece v roce 1760. V roce 1776 využil Wilkinson parní stroj k těmto
dmychadlům v Broseley ve Staffordshire a v Dowlais v jižním Walesu. Dmychadlem v Broseley v roce 1776
(Willey pec) byl jednoválcový stoj operovaný Boultonovým a Wattovým parním strojem (viz obrázek 85). Ve
skicáři Williama Reynoldse61 (č. 41) můžeme spatřit kresbu mnohem složitějšího dvojčinného dmychadla
s tlakovým regulátorem, u kterého se předpokládá, že bylo navrženo okolo roku 1790 pro Horsehay závody
v Coalbrookdale.
Ke konci století byl pro vysokopecní dmýchání k dispozici tlak vzduchu větší než 4 libry/palec2 (0.27 barů) a to
umožnilo některým slévačům tavit v pecích využívající jako palivo surové uhlí bez dmýchání předehřátého
větru, jak se zdá být praktikováno v Alderwasley in Derbyshire. 42
V některých pecích byl nezbytný vzduch dmýchán skrze jednu výfučnu, ale velká část pecí měla již
přinejmenším dva otvory, skrze které mohly být vsunuty výfučny. Přesto nemáme žádné jednoznačné doklady o
tom, že by byla skutečně použita více než jedna výfučna, a to až do Fareyově zprávy z Derbyshirské pece z let
1802-1813, ve které byly použity dvě výfučny v protilehlých stranách pece.62 Všechny z pecí detailně
vyobrazené Dufrenoyem v roce 1836 měly dvě nebo více výfučen.
Výfučny byl převážně z ocelového plechu, i když byla příležitostně použita i měď. Při dmýchání studeného větru
nebylo nutné jejich ochlazování vodou a ocelové ukončení byly utěsněny v obloucích výfučen, zhotovených
z cihel nebo kamenného zdiva. Zvýšený a mnohem stabilnější průtok vzduchu byl umožněn dmýchacími válci
s regulátory, které využívaly zjednodušený tvar výfučen. Dříve byly u kožených měchů a některých starších typů
válcových měchů umístěny do každé z výfučen dvě hubice.
Ke konci 18. století pravděpodobně běžný tlak větru nepřekračoval hodnotu 1 libry/palec 2 (0.067 barů), ale ve
Staffordshire54 v roce 1832 se tlak dvojnásobil až na 1.65 liber/m2 (0.18 barů) a kolem roku 1870 dosahoval až 4
libry/palec2 (0.27 barů). V roce 1944 tlak větru dosahoval více než 20 liber/palec 2 (1.3 baru).56 Kolem roku 1870
v Ayresome63 ustoupily vahadlové dmýchací motory přímo pracujícím vertikálním parním motorům a ve 20.
století již byly v provozu různé metody. V některých případech byly v provozu parní strojy pracující
z vysokopecními plyny a současný trend směřuje spíše k elektricky poháněným motorovým dmychadlům.
Dalším velkým pokrokem bylo samozřejmě využití horkého větru. Historie horkého větru 57 je více méně
neobvyklá, protože mezi některými slévači panovalo přesvědčení, že pece pracovaly lépe v zimě, v důsledku
chladnějšího větru. Pokud zde existovala nějaká pravda, byla zde proto, že Neilson v roce 1825 předložil návrh,
že v letním období bylo ve vzduchu obsaženo větší množství vlhkosti. Neilson ve skutečnosti navrhoval sušení
vzduchu přes nehašené vápno.
Jsou zde jisté doklady, že lidé před neilsonovým patentem z roku 1828 využívali ve výhních předehřátý vzduch,
ale ve skutečnosti se předpokládá, že Wilkinson mohl na krátkou dobu mezi lety 1795 a 1799 využívat horký vítr
v některých z jeho pecích v Bradley.65 Tento objev mohl být v této věci významný a zodpovědný za úspěch,
kterého dosáhnul, ale máme zde pouze málo dokladů pro pokračování zde nebo kdekoliv jinde a Wilkinsonův
podnik v roce 1836 zkrachoval.
J. B. Neilson, majitel patentu horkého vzduchu měl mít vědecké vzdělání a zkušenosti z plynárenského
průmyslu. Experimenty s předehříváním vzduchu uskutečnil zejména pro zvýšení objemu vzduchu, než jeho
teploty a uvědomil si, že jeho úspěch nepramenil z prvně zamýšleného úmyslu a hledal proto svolení k jeho
vyzkoušení v jedné z pecí v železárnách Clyde, využívající tepaný železný box s rozměry 1.2 x 1 x 0.6 m, který
149
byl zahříván z vnějšku.66 Zvýšil teplotu vzduchu na 27°C a dokonce i tato hodnota měla efekt na zlepšení kvality
železa a tekutosti strusky. Na základě této práce se dožadoval patentů, získaných následně ve Skotsku a Anglii.
Velmi brzy vytvořil zdokonalené zařízení, s kterým dosáhl 140°C a brzy zjistil, že k uvolnění většího množství
zahřátého vzduchu byly nezbytné větší zdroje vnějšího tepla. Tento projekt vyústil v použití „trubkového“
ohřívače větru, tvořeného souborem litinových rour ve tvaru „U“, skrze které byl hnán dmýchaný vzduch (viz
obrázek 98).
98 Litinové „trubkové“ ohřívače větru
Určité množství opozice vůči pokračování experimentů Clydeho železárnách, protože se vměšoval do výroby,
takže ostatní hutníci se věnovali vývoji různých typů trubkových ohřívačů větru s většími topnými plochami.
Přirozeně, že někteří z nich, například W. a A. Baird v Gartsherrie měli námitky k placení trvajících licenčních
poplatků Neilsonovi a jeho sponzorům. To vyústilo v soudní kauzu, ve které byl uznán Neilsonův nárok. V roce
1831 Dixonovy a Calderovy železárny zvýšily teplotu větru až na 315°C a začaly redukovat místo koksu uhlím,
což umožnilo zužitkování známých tmavých rudních pásem, které byly ve skutečnosti směsí uhlí a železné rudy.
S ohřívači větru přetrvávaly i nadále velice významné problémy, které nebyly nikdy úplně vyřešeny, dokud
v druhé polovině 19. století nedošlo k vynálezu Cowperova a Whitwellova žáruvzdorných typů regeneračních
ohřívačů větru (viz obrázek 99).64 Vývoj Nelsonova typu ohřívače pracoval s počtem litinových rour, opatřených
hliněným obalem (viz obrázek 98) a rozdílná roztažnost mezi kovem a cihlami postupně vyústila v praskání rour.
Výhody získané za tu cenu, že byla zapotřebí, nebo mohla být tolerována ocel s vysokým obsahem křemíku,
byly velmi významné.
Ne jenom, že horký vítr činil uhlí poměrně snadno použitelným palivem, zejména vzhledem k jeho vyšším
dosažitelným teplotám a mnohem bazičtějším struskám, které byly tímto způsobem získatelné, ale mohl být
použit antracit, jak bylo praktikováno v jižním Walesu a samozřejmě i v USA, kde tím nastaly další problémy, s
přehříváním výfučen, které musely být ochlazovány vodou. Byly navrženy dvě uzavřené vodní výfučny,
využívající dutou litinovou staffordshirskou výfučnu, která byla dříve využívána v rafinačních hutích a Condieho
nebo Scotchova výfučna, která byla zhotovena ze svářkové železné trubice, převádějící vnitřní vodu do
železného obalu67 (viz obrázek 100).
V Clydeho železárnách dosahoval tlak větru 2.5 liber/palec 2 (0.16 barů) a byly zde použity dvě výfučny
s průměrem 7.6 cm. V roce 1829 byla vsázka tvořena 260 kg koksu, 160 kg pražené železné rudy a 45 kg
vápence, zatímco v roce 1830 to bylo 260 kg koksu, 280 kg železné rudy a 70 kg CaCO 3. V roce 1833 byla
vsázka tvořena 260 kg uhlí, 260 kg železné rudy a 31 kg CaCO3. Poměr paliva a rudy byl tedy snížen z 1.5:1 na
1:1 při použití uhlí a horkého větru68 (viz tabulka 67).
99 Žáruvzdorné ohřívače větru
100 Systém vodou chlazených výfučen pro předehřátý vítr
a Neilsonova výfučna použitá v Clydeho železárnách v roce 1832, založená na starších typech používaných v kovárnách a rafinačních hutích;
b Condieho nebo Scotchova výfučna použitá Bairdsem v Gartsherrie; c moderní vysokopecní výfučna umožňující pracovat při 900°C
Pražení rud
V průběhu tohoto období bylo běžnou praxí pražit hlinitou (nodulární) železnou rudu za účelem zvýšení její
prostupnosti. Pražení mohlo mít malý vliv na porózitu hematitů, ale ty byly často praženy za účelem snížení
obsahu síry, který byl v některých případech velmi vysoký (1,0 %). 69 Toto zde se zdá být případem Elbanských
rud, použitých v toskánských pecích v Capalbio, kde můžeme i v dnešní době pozorovat množství pražících pecí
na rudu.70 Pražení také sloužilo k rozrušení soudržnosti rudy na obvyklou velikost, která byla menší než 12 mm
v případě méně propustných rud. Pražení mohlo být provedeno v pražících kupách na zemi nebo v boxech, tj.
v nízkých zdí obehnaných prostorách nebo pražících pecích. Z pohledu spotřeby paliva obecně platí, že čím jsou
použity komplikovanější konstrukce, tím je proces ekonomičtější. Při pražení v kupách se hodnoty pohybují
mezi 100-200 kg/t při použití dřeva nebo uhlí a okolo 30 kg/t ve složitějších pecích 71 (viz tabulka 68).
Tabulka 67 Zlepšení produkce a poměru koksu v letech 1828-1840, přisuzované do velké míry využití
ohřívačů větru (většinou podle Corrins66)
150
Závod
Teplota větru, (°C)
Datum
studený
150
315
studený
horký (okolo 150)
320
Clyde
1829
Clyde
1830
Clyde
1833
Calder
1828
Calder
1831
Calder
1833
* zahrnující potřebu ohřevu větru
Poměr paliva (uhlí
nebo koks)
k železu*
8,05
5,15
2,88
Množství
vyrobeného železa
t/den
5,6
6,6
9,0
Tabulka 68 Pražení železných rud (podle Garillo71 a Jars72)
Typ
Použité palivo
Objem rudy, t
kupa
dřevo
-
Poměr
palivo/ruda,
kg/t
50-150
kupa
uhlí
-
150-200
regulovaná
kupa
ohrada
dřevěné uhlí
-
-
15 dní až
měsíce
15 dní až
měsíce
7 t/den
300-350
-
-
-
-
-
Francie
pražící pec
pražící pec
dřevo a dřevěné
uhlí
dřevo a dřevěné
uhlí
dřevo
dřevo
Mariazell
(Rakousko)
Larvik
30-35
180
3 dny
pražící pec
dřevo
-
-
-
pražící pec
dřevo a dřevěné
uhlí
90
22 t/den
pražící pec
pražící pec
pražící pec
pražící pec
pražící pec
pražící pec
pražící pec
dřevěné uhlí
koks
uhlí
uhlí
uhlí
uhlí
uhlí
100 kg/uhlí a
5100 kg/dřevo
za den
50
Styria
Allevard
(Pyreneje)
Toskánsko
(Elba)
Maďarsko
pražící pec
pražící pec
BF plyn
BF plyn
ohrada
pražící pec
BF plyn
pražící pec
vyrobený plyn
* sloupec označující váhu vypražené železné rudy
Produkce nebo
trvání*
40
50
100
35
5-7
34 (23) t/den
12 t/den
30 (20) t/den
12-15 t
100-200 t/den
70 t/den
-
14-15 t/den
2-3 t/den
300 m3 plynu
30 kg uhlí/t
40 t/den
25 t/den
Lokalita
Maďarsko
Siegerland
Clarence (UK)
Gjers (UK)
Sommorostro
(Švédsko)
Fillager, 1851
(Carinthia)
Velmi často byly používány běžné vápenné pražící pece, v některých případech pece vyhřívány vysokopecním
plynem a v dalších případech po roce 1851 vyráběným plynem. Obdélníková pražící pec použitá v Styria72 byla
zhotovena z kamene do výšky 3-4 m, délky 4.5 m a šířky 2 m. Na dně měla zapalovací a vyprazdňovaní otvor
stejně jako vápenná pec. Pec byla vyplněna střídajícími se vrstvami dřevěného uhlí a rudy a v poslední
uvedeným případě nadrcenou rudou do velikosti „ořechu“, kdy vrstvy dřevěného uhlí byly 30 cm silné a ty
s rudou silné 60 cm (viz obrázek 101).
151
V Larvik v Norsku v roce 1767 bylo pražení prováděno v kruhových obezděných ohradách, schopných pojmout
300-350 t rudy. Vsázka baly navrstvená střídavě z vrstev rudy a smíšeného dřeva a dřevěného uhlí do výšky 2.53 m.
Pražení v kupách s uhlím bylo použito v Carron ve Skotsku v roce 1764. Nodulární ruda byla nadrcena na
kousky vážící 3-5 kg a umístěna na zešikmené lože uhlí dlouhé 7 m, široké 3.5 m a 15 cm hluboké. Kupa
dosahovala ve středu výšky 1 m a byla pokryta uhelným prachem a popelem. Pražení rudy v kupách setrvalo
v Británii až do 20. století.73 V Northamptonshirském rudním poli byl tento postup používán až do roku 1910.
Ruda byla pražena v povrchovém dolu nejprve postupem kladení vrstvy hrud uhlí na dno, poté určitého množství
uhelného mouru a na závěr uložení vytěžené rudy do výšky přibližně jednoho metru. Pražení železné rudy není
nadále nutné provádět, pokud je vysokopecní vsázka smíšená a slinutá.
Všude tam, kde byl v polovině 19. století stále používán studený vítr, byl vysokopecní plyn k dispozici pro
vyhřívání pražících pecí, stejně jako ve Finspong ve Švédsku v roce 1857.74 Zde byly praženy červené hematity
a magnetity dokonce i při nízkém obsahu síry a poté drceny na velikost menší než 2.5 cm. V Cleveland
(Teesside) oblasti Británie nebyl k tomuto účelu k dispozici vysokopecní plyn a pece byly vyhřívány koksem.
V původních kruhových pecích v Clarencových závodech byl koks a ruda míšeny dohromady a spotřeba koksu
se pohybovala okolo 100 kg/t. Spotřeba byla snížena v pozdějším (Gjersově) typu pece75, která byla schopná
vypražit 200 t/den se spotřebou koksu 35 kg/t (viz obrázek 102).
VÁPENEC
Předtím, než byl vápenec sázen do vysoké pece, v podstatě nebyl pražen a není tak prováděno ani v dnešní době.
Avšak podle Jarse byl v 18. století v několika závodech jako je Blankenbourg v Brunswick vápenec před
vsazením pražen.76 To se zdá velmi neobvyklé, protože pražený vápenec mohl ve vlhkém prostředí rychle
zvětrávat na hydroxid a stával se tak obecně na obtíž. Měl by tak být po pražení rychle převáděn do pece.
Postupy koksování
Výroba koksu v některých lokalitách následovala za výrobními metodami dřevěného uhlí. V Clifton v roce 1765
dosahovaly kupy 3.7 m v průměru a měly základy z pískovcových desek zajišťující prostupnost, na které byl
umístěn objem materiálu.77 Kupy byly vytvořeny ve tvaru kuželu vysokého 1.5 m a následně byly pokryty
zeminou a uhelným prachem. V Carron ve Skotsku trval pražící proces 14 hodin. Kruhová základna z kusového
uhlí byla hromadně zapálena a kropena uhelným popelem v intervalech, přispívajících regulaci tahu. Koksování
v kupách bylo stále používané i v tak pozdním období jako v roce 1830 v Black Country nedaleko Dudley. Dno
kupy bylo tvořeno zeminou a ve středu se nacházel volný cihlový komín (viz obrázek 103). Hromady
dosahovaly 9 m v průměru a 1.5 m výšky a kupy byly výrazně větší, než ty v Clifton.
101 Ohradové pražící pece na železnou rudu (z Garillot71)
102 Několik příkladů uzavřených pecí na pražení rudy
V jiných hutích byly při výrobě koksu používány podlouhlé kupyy. V jižním Walesu byly 3,7 m široké, 1 m
vysoké a obsahovaly až 3 t materiálu na jeden metr délky. Tyto hromady byly v některých zemích kvůli úsporám
tepla a paliva nahrazeny obdélníkovými pražícími pecemi. Horizontální a vertikální kouřové kanály byly
zhotoveny ve stěnách a sázení bylo prováděno skrze otvory na konci pece. V Newcastle bylo pražení v pecích
prováděno již v roce 1765 a vyskytovaly se zde tři typy pecí, přičemž největší z nich byla ze čtvercové zděné
konstrukce, která vyráběla koks pro sladování. V roce 1826 byly používány podobné typy pecí ve Sheffield. 78 Ty
byly zhotoveny z cihel postavených do průměrem 3 m a vnitřní výšky 1 m z vnějších zdí z nasucho kladených
kamenů, poskytující maximální izolaci. Tyto pece pracovaly kontinuálně, šetřily teplem a byly vyplněny malými
kusy uhlí skrze strop, který měl svažující se úrpveň k patce klenebního oblouku skrze stěnu (vykládací) dvířka.
Spíše výjimečný typ byl postaven v Maryportu,79 se svažující se sázecí plošinou, směřující ze hřbetu pece.
Dokonce se zdá, že velšská pec v Dolgun měla nejméně jednu koksovou pec kopulovitého typu. Další příklady
z 18. století se objevují v Malham Moor a v Norwich.80
Koksovací pece, které byly postaveny před rokem 1850 a používané až do roku 1900 byly objeveny nedaleko
Mirfied v Yorkshire.81 Ty byly zhotoveny z žáruvzdorných cihel a dosahovaly 2,5 m ve vnitřním průměru a 1,5
m výšky od podlahy k vrcholu střechy. Protože dveře byly pouze 0,6 m široké, je neobvyklé, že by mohly být
152
vyplněny do výšky větší, než je tato, protože vsázka byla obvykle vyprazdňována prostřednictvím hrábí skrze
dveře. Sázecí otvor ve střeše měl okolo 30 cm v průměru (viz obrázek 104).
Ve Whinfield v hrabství Durham máme jedny z nejstarších mezičlánků regeneračních úlovitých pecí,82 které
byly postaveny v roce 1861 a běžely až do roku 1958. Byly postaveny z cihel a jsou poněkud větší, než ty
z Mirfield, dosahující 3,3 m v průměru a 2,8 m vnitřní výšky s 1,1 m vysokými dveřmi. Pro usnadnění vykládání
se podlaha svažovala. V zadní části pece byl běžný vodorovný nafukující se kanál, který byl připojený do každé
z pecí pomocí malého nakloněného kanálu a dehtové vedlejší produkty byly sbírány do kondenzační nádoby,
sloužící společně velkému množství pecí. Jako v Mirfield byly postaveny kruhové kopulovité pece z dlouhých
násypů s pomocí kamenných zachycovacích zdí. Prostor mezi cihlovou pecí a kamennými zachovalými zdmi byl
vyplněn sutí a pece byly schopné zadržovat teplo do té míry, že mohla být nová vsázka zapálena teplem
naakumulovaným z té předchozí. Po roce 1850 se zdá být tento postup běžnou praxí pro rychlé ochlazování
koksu, který se nachází uvnitř pece. Pec ve Whinfield obsahovala 5 t uhlí, které bylo sázeno prostřednictvím čtyř
důlních vozíků, běžících po kolejnicích nad řadou pecí a koksování trvalo 72 -96 hodin.
Slévárny železa
Surové železo z vysoké pece bylo přetavováno v plamenná nebo plamenné peci, která byla odpovědná za
vysokou kvalitu britských kanónů v polovině 18. století.77 V dřívějších obdobích bylo železo odléváno přímo
z vysoké pece a potíže s vlastní kontrolou odlitého kovu způsobené samotným redukčním režimem byly často
odpovědné za nízkou kvalitu kovu. Dvojité pece byly vybudovány, aby umožnily výrobu rozměrnějších kanónů
a tento proces byl více méně až do konce 18. století v Evropě univerzálním.
104 Úlovité koksovací pece v Mirfield, Yorkshire (podle Lyne81)
Nicméně práce Darbyho a Wilkinsona způsobily revoluci v litinových odlitcích a redukce koksem měla vytvořit
snazší výrobu měkké šedé litiny místo mnohem křehčí bílé lininy. Velká část surového železa z vysoké pece byla
nicméně nízké kvality a znečištěná struskou. Přetavování v plamenné peci umožnilo strusce vyplouvat na povrch
zvláště proto, že nadále neprobíhaly teplotní omezení vysoké pece a byly dostupné daleko vyšší teploty. 83 Tavící
podmínky byly nepatrně oxidační a docházelo k redukci určitého množství uhlíku, poskytující tak šedší a měkčí
železo s vysokou tekutostí. Zdá se, že Wilkinson si byl vědom prospěšného účinku manganu a přidával oxid
manganičitý do vsázky jeho vysoké pece nebo kuplovací pece,84 ale nevíme, zdali věděl, že tento přídavek hrál
příznivou roli na konečný obsah síry.
Na začátku 18. století byla v olověném a měděném průmyslu velmi rozšířená plamenná pec poháněná uhlím, tak
že není překvapivé, že ji Darby používal pro přetavování železa při výrobě svých hrnců. Z nějakého důvodu byl
v průběhu odlévání přerušen proud větru do vysoké pece a nebylo tak možné držet chod do nístěje a nabírat tak
malé množství taveniny pro neobvyklé odlévání bez toho, aby se pec ochladila z důvodu nedostatku větru.
105 Plamenná pec pro přetavování litiny, zdokumentovaná v Newcastle v roce 1765 (z Jars85)
Máme důvěrné informace o plamenné peci z Newcastle85, která byla použita v roce 1765 pro měžné litinové
odlitky (viz obrázek 105). Ohniště bylo vytvořeno z říčního nebo mořského písku a 3-4 hodiny vypáleno, než
bylo vsazeno 1,6-1,8 t železa, které trvalo přetavit 1,5 hodiny. Některé pece byly schopné pojmout až 3 t kovu,
jiné pouze 2 t, ale předpokládalo se, že menší pece jsou schopny vyrobit kvalitnější kanóny.
V Réaumurově,86 Diderotově a D´Alembertově enycklopedii87 můžeme spatřit, že pro přetavování železa pro
dělové koule byly používány malé vysoké pece – poháněné dřevěným uhlím s ručním dmýcháním. Proč se tyto
pece začaly nazývat kuplovací není známé (toto označení s velkou jistotou používal Wilkinson v roce 1794).
Tyto pece nevykazovaly žádné podobnosti s kopulovitou klenbou a lepším označením se může zdát být termín
plamenná pec. Ve skutečnosti byla její neželezná verze plamenné pece označována jako „cupulo“, nesoucí v
zápisové knize Londýnské (Quaker) olovnářské společnosti z roku 1701 své první označení jako plamenné
redukční pece a použití tohoto označení přetrvalo v obchodnictví s olovem a způsobilo mezi vědeckými autory
velké zmatení.
Nicméně slovo cupola je zdrobnělina latinského cupa – soudek, a z toho důvodu je mnohem výstižněji požité
pro malé tavící pece s nuceným přívodem vzduchu ve tvaru soudku, které byly používány pro přetavování litiny.
Tyto pece byly segmentové a velká část segmentů do sebe přesně zapadala, poskytující tak přiměřeně pevný
spoj. Spodní díl pece sloužil jako kelímek a když došlo k roztavení kovu a bylo odstraněno dřevěné uhlí z
153
povrchu, segmenty tvořící šachtu mohly být rozebrány, zanechávající tak kelímek zdvižený a jeho obsah odlitý
do forem. Tyto tavící jednotky byly přenosné, poháněné ručními měchy a ideální pro odlévání dělových koulí
(viz obrázek 106).
106 Malá kuplovací pec na tavení litiny pro dělové koule, 1722 (podle Reamur 86)
Musíme mít na paměti, že tyto pece vyvinuté jako zvonařské pece, které spolu s malým čínským typem vysoké
pece byly běžnou součástí vybavení chemické a metalurgické laboratoře v polovině 18. století a velmi dobře
víme o dělnících jako Reamur, kteří také znovu objevili tvárnou litinu. Wilkinson v roce 1794 používal koksem
poháněné kuplovací pece, ale nemáme bohužel udaných více detailů o jejich velikosti a tak se zdá, že byl
prvním, kdo využíval koks, a proto se jeho výsledek často ve Francii označoval jako „fourneaux á la
Wilkinson“.89 Od roku 1836 byl vzduch do kuplovacích pecí dodáván z pístových dmychadel,90 ve Swansea
jednoduchým dmychadlem se 126 cm v průměru, zdvihem pístu 190 cm a intervalem 18 zdvihů za minutu
mohly být poháněny dvě kuplovací pece, jedna menší vysoká pec a rafinační pec. Kuplovací pece byly
v provozu v blízkosti Bradfordu a Lemingtonu nedaleko Newcastle.
Reamurův vynález kujné litiny byl pravděpodobně jeden z nejvíce vzrušujících objevů, přesto však užitečným
pokrokem celého období. Stejně jako Dudley vyhodnotil zřejmé rozdíly mezi bílou a šedou litinou, ale zdá se, že
za příčinu rozdílu považoval síru. To že „žíhal“ bílou litinu ve směsi obsahující dřevěné uhlí naznačuje, že se
pokoušel o nauhličení, tj. převedení železa na ocel spíše než oduhličení. Naštěstí použil kostní popel a oxidy
železa, stejně jako ostatní přísady a ukončil je s neutrální atmosférou, vedoucí k mírnému oduhličení. Nejprve
byl přesvědčen, že šedá litina obsahuje více nečistot než bílá litina a povšiml si, že výtěžnost svářkového železa
v rafinační peci byla větší při použití bíle litiny, spíše než šedé. Později, poté co si povšimnul, že litina může být
vyrobena změnou ochlazovací rychlosti buď z bílé, nebo šedé litiny si uvědomil, že nečistoty nebyly hlavním
důvodem rozdílu. S velkou pravděpodobností se jednalo o jeden z prvních výsledků řízeného vědeckého
experimentu v metalurgii.
Dalším pokrokem v oblasti odlévání bylo zavedení formování do „zeleného písku“. V předchozích obdobích
byly odlitky zhotovovány do hlíny nebo antuky, které byly kompletně nebo jen částečně vysušeny a to bylo
nevyhovující. Pokud je kov odlit do hmoty jako je hlína nebo písek obsahující vlhkost, pak musí být prodyšnost
formy mnohem vyšší než množství vznikající páry a když horký kov přichází do kontaktu s formou a bude mít
vlhkost vliv na kov a udělá jej porézním. Před 18. stoletím byly hojně používány hlíny v písčitohlinitých směsích
a to zmenšovalo jejich prodyšnost tak výrazně, že obsažená vlhkost musela být odstraňována sušením nebo
vypalováním.
Při použití přírodních písku, ve kterých je hlína obsažena v množstvích menších než 5-10 % je jejich
zvlhčováním možné docílit dostatečně pevné a prodyšné formy pro bezproblémové odlévání roztaveného železa
nebo bronzu přímo do nepřesušeného písku. Není jasné, kdo tento způsob objevil, ale zdá se, že byl používán
Darbym I pro lití jeho tenkostěnných litinových „hrnců“ (kotlů). Alternativa suchého pískového procesu využívá
většího množství antuky a vlhkosti k získání vyšší pevnosti, ale vyžaduje sušení ve vypalovací peci a je tedy
mnohem nákladnější, než formování do zeleného písku. Nemáme žádný doklad, který by dokazoval, že Darby
využíval technologie suchého písku, ačkoli pravděpodobně používal spíše tuto nebo písčitohlinitou směs pro
vnitřní jádra forem kotlíků. Rozměrnější kotlíky, stejně jako zvony a další velké odlitky byly stále vyráběny
v písčitohlinitých formách.
V Boultonově a Wattově slévárně Soho, která vyráběla zejména části pro parní strojy, byly v roce 1795
používány všechny výše uvedené formovací techniky, ale formování do zeleného písku bylo používáno pouze
v omezené míře. Plamenná pec byla použita zejména pro tavení kovů na rozměrnější předměty a kuplovací pec
pro menší množství taveniny. Všude jinde můžeme spatřit podobnou situaci a může se zdát, že kuplovací pece
byly příliš malé pro využívání dostupného objemnějšího šrotu. Menší slévárny poháněly kuplovací pece z vodou
poháněných „ventilátorů“. V roce 1837 je ve Workington v Cumberland udávána hodnota kuplovací pece 10
liber a pravděpodobně je tvořena z litinových desek svázaných dohromady pásky ze svářkového železa do formy
bareu.91 Tato konstrukce byla obložena přírodním pískovcem z místních zdrojů a stmelena šamotem (viz obrázek
107).
Pozdní železárny
154
Jako prostředky produkce tvárného kovu, kujného železa přímou metodou bylo velmi konkurenceschopné
s nepřímou metodou zejména v oblastech, které byly výrazně zalesněné. Tudíž spatřujeme proces přímé výroby
ve formě katalánské výhně v Pyrenejích i v 19. století (1840). V podstatě od 15. století v tomto procesu
neproběhla žádná podstatná změna, i když v železářství byla všeobecně zavedena vodní síla, ale lupa v tomto
případě dosahovala váhy 100-200 kg a katalánský proces tíhnul k použití „trompe“, jako prostředku dodávání
proudu vzduchu.92
107 Deskovitá kuplovací pec z 19. století
V roce 1851 bylo ve Švédsku malou měrou stále vyráběno přímo redukované železo, 93 ale právě na
severoamerickém kontinentu došlo ke zdokonalení této technologie. V roce 1831 zde bylo okolo 10 % kujného
železa vyráběno procesem přímé redukce.94 Kolem roku 1856 dosahovala produkce 6 % a byla do velké míry
rozšířeným postupem, protože celková produkce kujného železa byla přes 0,5 Mt. Železářské pece byly tvořeny
železem plátovanou katalánskou výhní, využívající horký vítr95 a poháněné dřevěným uhlím se sníženou
spotřebou na 2060 kg/t surového materiálu, tzn. poskytující „koksový“ poměr 2,06, který byl výhodnější než ten
dosažitelný nepřímým procesem. Kromě toho byla zvýšena výrobní rychlost jedné lupy vážící 236 kg na 3
hodiny a dosahuje tak srovnatelné produkce jedné 180 kg lupy za 6 hodin u pyrenejské katalánské výhně.
Mechanické zpracování železa
Výheň ze 17. století obvykle zahrnovala úpravné procesy jako vyhřívací a rafinační pece. Tato tradice
pokračovala do jisté míry až do 19. století a pudlovací pece byly přirozeně situovány v blízkosti kováren a
válcovacích tratí, kterým sloužily. V zemích, které byly odkázány na dřevěné uhlí probíhaly různými způsoby
pokusy, vedoucí ke zvýšení efektivity a byly organizovány mezinárodní soutěže pro srovnání různých
dostupných technologií.96 Jeden ze soupeřů předložil návrh na kompletně sjednocený závod, který zahrnoval
vysokou pec s válcovými dmychadly pracující na vodní pohon. Druhý a třetí soubor válcových měchů dmýchal
do vyhřívacích výhní a samostatné vodní kola poskytovaly energii pro kovárny. Všechny tyto zařízení byly pod
jednou střechou, ale jednalo se pouze o ideální vzor, kterému bylo mnoho závodů velmi vzdáleno, zejména
protože neměli dostupnou vodní sílu.
Nicméně v Británii, kde byly spolehlivé dodávky dřeva a vody vždy velkým problémem, proběhlo velmi brzy
rozdělení vysoké pece a výhně – správně na počátku vysokopecního období - a setrvaly až téměř do konce 18.
století, kdy rozhodli železáři jako Wilkinson jít „pracovat kovářským způsobem“ (1777). 97 Použití uhlí v tomto
období činilo toto sjednocení možným a bylo pouze otázkou se naučit, jak využít parní strojy k pohánění hamrů,
řezacích stolic a válcovacích stolic.
HAMRY
Vodní kolo zajišťovalo otáčivý pohyb, který mohl být snadno využitelný hamry (viz obrázek 108) a válcovacími
stolicemi, ale parní stroj přerůstal potřebu pro čerpání a byl navržen hlavně jako zdroj energie. V této formě
mohl být beze změny použit pro dmýchání. V roce 1777 Wilkinson vyzkoušel jednočinný atmosférický parní
stroj, který koval sám o sobě do obrobků, využívajících zápustkový buchar s hlavou vážící 27 kg.97 Ale v roce
1782 Boulton a Watt dodávali pro pohon pákového bucharu při 25 úderech za minutu sériový atmosférický parní
stroj s planetovým pohybem. To oslabilo rám bucharu, ale motor sám o sobě byl vyhovující. V roce 1782 byly
v provozu dva párou poháněné buchary, ale jeden z nich byl pákový buchar s hlavou vážící 55 kg (viz obrázek
109) a druhý byl zdvihací buchar s hlavou vážící 300 kg. Boultonův a Wattův motor navržený pro zdvihací
buchar e v Horsehay v roce 1793 využíval planetový ozubený převod.
108 Buchar s postranním zdvihem nebo pákový buchar použitý v Seatonových železárnách v roce 1816 na
vodní pohon
V roce 1787 byly v provozu dva buchary poháněné jedním motorem o síle 28 koňských sil, oba pákové buchary.
Každý buchar mohl být obsluhován rozměrnou uhlím vytápěnou a cihlami vyzděnou výhní, podporovanou
dmýchaným vzduchem, ve které mohly být vyhřívány železné lupy na kovací teplotu (viz obrázek 110). Tento
typ výhně byl standardním typem sloužícím pro účely zpracování železných a neželezných kovů, ve skutečnosti
zachovalý do dnešní doby v menších verzích, využívaných menšími nožíři a dalšími řemeslníky v oblasti
Sheffield.
109 Parou poháněný pákový buchar typu používaného v roce 1788 Wilkinsonem v železárnách v Bradley
155
110 Výheň s prohloubeným ohništěm a vodou poháněným válcovým dmychadlem v Seatonových
železárnách, Cumberland
Zatímco Wilkinsonův motor byl schopný produkovat 300 dmychů za minutu, v praxi nebylo možné docílit
poměrů větších než 100 dmychů za minutu. S šesti vačkami to mohlo znamenat rychlost 18 otáček za minutu.
První názorný příklad pákového bucharu je uváděn Defrenoyem (viz obrázek 111), který byl zhotoven z litiny a
sloužil ve Staffordshire k vytlačování strusky z vlků.98 Jednalo se opravdu o velmi jednoduchý typ bucharu
s minimálním počtem částí. Všechny tři typy bucharu mohou být spatřeny v plně vybavených závodech, kdy
každý typ vlastní jeho optimální poměr zpracování a váhu hlavy kladiva. Menší pákové buchary byly
pravděpodobně velmi početné a používané pro vykovávání cínových tyčí do plechů a v neželezných „závodech
na tepané výrobky“ pro „mosazné“ nádoby na vaření a pánve.
VÁLCOVÁNÍ A ŘEZÁNÍ
Jak bylo již zmíněno, po určitý čas byly používány malé válce zejména pro zplošťování plechů před dělícími a
razícími účely. Obecně se může zdát, že tyto aplikace zahrnovaly velmi malé zmenšení tloušťky a z toho důvodu
pláště nevyžadovaly být příliš silné ani hnací síla nemusela být příliš velká 99 (viz obrázek 112). V roce 1792 si
Wilkinson patentoval vylepšenou válcovnu plechu, využívající řetězové opásání okolo válce a připojený ke
zdroji parního stroje, tak že poskytoval částečnou (vratnou) rotaci. 100 Toto zařízení bylo určeno pro zpracování
pudlovaných tyčí a válce dosahovaly průměru 1,5 m, délky 1,8 m a vážily každý přes 8 tun. Pro válcování to
nebylo úplně dostačující, ale princip mohl být použit pro ohýbání plechů pro parní kotle.
111 Párou poháněný pákový padací buchar použitý okolo roku 1836 pro vycezování strusky ze svářkové
oceli (z Dufrenoy, vol. 2, obrázek 111)
112 Válcovací a vytěsňovací válec, železárny Seaton
Jak již bylo uvedeno, v roce 1766 Purnell patentoval použití profilových válců pro výrobu tyčí lodních šroubů a
tento nápad byl později převzat Cartem na výrobu pudlovaných ingotů. 101 Tyto válce měly tři úběry a jeden
z válců (spodní) byl poháněn přes růžici z vodního kola a druhý (horní) skrze ozubené soukolí ze spodního válce.
Ten se lišil od použití nezávislých pohonů pro spodní i horní válec oddělenými vodními koly a byl využit pro
vytlačovací válce v raném 18. století. S velkou pravděpodobností se Cart v jeho válcích ve Funtley vrátil
k dřívějšímu uspořádání,102 které se zdá být velmi podobné uspořádání vyobrazeném Diderotem.
Dufrenoy okolo roku 1836 poskytl detailní kresby a plány válcovacích stolic. 50 Po zpracování pákovým
vytěsňovacím bucharem následovalo protažení ingotů do plochého a kruhového tvaru. Všechny tyto dvouválce
byly poháněny parním motorem skrze ozubený převod. Dvouválce na plechy obsahovaly válce s 40 cm
v průměru a délkou 1,4 m. Pro malé tyče byly použity tříválcové stolice a drát býval obvinován kolem vyšších
úběrů, tříválcové stolice jsou také vyobrazeny při válcování plechů a je zde doklad, že tento princip byl známý
již okolo roku 1825.103
ZAŘÍZENÍ NA VRTÁNÍ A STŘÍHÁNÍ
V tomto období začínáme spatřovat rozvoj mnohem přesnějších stříhacích a strojních nástrojů. Nejstarší dělo
mělo svůj vývrt vyčištěn s jednoduchou horizontální vyvrtávačkou znázorněnou Biringucciem a máme zároveň
doklad vyvrtávací tyče ze Sussexu, pravděpodobně datované do 17. století, ve které jsou na řezací straně
zhotovené čtyři břity z kalené oceli, navařené na opěrné plíšky ze svářkové oceli.104 Použití jádra a problém
s jeho vysoušením přirozeně vedl k odlévání masivního děla a použití mnohem výkonnějších vyvrtávacích
zařízení k vytvoření vývrtu. Není pochyb o tom, že takto byly vyráběny kvalitnější zbraně, protože poréznější
oblast ve středu odlitku byla nyní spíše kompletně odstraněna než jako dříve ponechán uvnitř vývrtu, sousedícím
s jádrem. Těžší vrtání bylo nejprve provedeno vertikálním vyvrtávacím zařízením, ve kterém bylo dělo zavěšené
přes vyvrtávací tyč, která byla otáčena koňmi a v tomto případě se jedná o typ vyobrazený Diderotem v roce
1762. Řezné nástroje měly početné zakalené ocelové vložky, v principu se nelišící od těch doporučených
Biringucciem.
113 Wilkinsonovo zdokonalené vyvrtávací zařízení
156
Nicméně náročnost parního motoru a zvyšující se použití rozměrnějších železných pumpovacích a dmýchacích
válců vyžadovalo něco lepšího než toto a můžeme proto někdy okolo poloviny 18. století spatřit opětovný návrat
k horizontálnímu vyvrtávacímu zařízení.105
Bronzové masivní děla byla odlévána přibližně od roku 1715, kdy byl zaveden Maritzův postup vrtání. 105
V tomto případě rotovalo dělo a statický vyvrtávací nástroj byl vyztužen několika ložisky. Tímto způsobem bylo
docíleno zvýšené přesnosti. Tento postup byl aplikován Antonym Baconem okolo roku 1773 na ocelové děla a
skutečný závod byl pravděpodobně vybudován Johnem Wilkinsonem v Broseley, který si tento postup
patentoval v roce 1774.106 Pro válce s otevřenými zakončeními bylo možné použít rotující vyvrtávací tyč
s ukotveným válcem, protože vyvrtávací tyč mohla být z vnějšku válce na obou koncích vyztužena (viz obrázek
113). Vyvrtávací tyč byla dutá (trubka) a obsahovala otvor, podél kterého bylo možné zasunout kus oceli, a ten
byl při otáčení spojen s tyčí, která se volně pohybovala horizontálním směrem uvnitř trubky. Kus oceli nebo klín
byl zaklínovaný ve vyvrtávacím kotouči a obsahující na jeho okraji řezné nástroje klouzal okolo vyvrtávací tyče.
Trubka byla otáčena vodním kolem, později parním strojem a řezné nástroje byly přisouvány kontrolovaným
pohybem tyče uvnitř trubky. Trubka mající větší průměr než stará vyvrtávací tyč byla méně ohebná a mohla být
otáčena na ložiscích umístěných na obou obráběcích válcových koncích tak, že mohlo být docíleno daleko vyšší
přesnosti. To poskytovalo parní válce, které Boulton a Watt vyžadovali pro jejich efektivnější motory. Vertikální
vyvrtávací stolice přetrvávala ve svém využití, ale obrobek v tomto případě rotoval na čelní desce podobné
soustruhu a vyvrtávacím nástrojem tak mohlo být pohybováno pouze vertikálním směrem.
V Oslu v roce 1760 byly přetavovány staré a defektní děla, které byly pro snadné vložení do malých plamennách
pecí rozřezány.107 Řezání bylo provádělo kotoučovou pilou, dosahující 30 cm v průměru. Jednalo se o železný
kotouč s vloženými ocelovými zuby. Pila byla roztáčena vodním kolem a zbraň byla oproti řeznému kotouči
postupně zmenšována. Zdá se to být jeden z nejstarších dokladů použití kotoučové pily, vzhledem k tomu, že
pila běžně používaná pro odstraňování nálitků (vtoků) ze zbraní byla horizontální a ručně poháněná.
Výroba oceli
„Ocelí“ je myšleno železo obsahující znatelné množství uhlíku a nikoliv takzvané dnešní oceli, které jsou
zejména nízkouhlíkaté „slabé“ oceli – moderní obdobou svářkového železa. Na začátku našeho období byla ocel
dovážena Brity ze Švédska a Ruska a byla pečlivě využívána vzhledem k tomu, že cena oceli byla přibližně
trojnásobná oproti ceně tyčového železa. Část z této oceli byla vyráběna cementací železa nebo paketováním a
určité množství bylo vyráběno i přímo v rafinační peci. Víme, že v St. Gallen bylo určité množství kovu
z Stücköfen odděleno a použito jako ocel, ačkoliv Japonci také oddělovali ocel z jejich tatarského – přímého
redukčního procesu.
Ve Štýrsku a Tyrolsku mohla být získávána takzvaná „přírodní“ ocel jako hlavní produkt rafinace, využívající
bílou litinu při zvyšování sklonů výfučen v pecích a vytvářející jisté další změny v procesu,109 což bylo hlavním
postupem využívaným ve Švédsku a Belgii.110 Další možností byla přímá výroba železa s vyšším obsahem
uhlíku v železářských pecích, ale v této době byl železářský přímý proces vymírajícím řemeslem, zaniklým
v téměř celé západní Evropě kromě Pyrenejí a Korsiky. Nicméně až do pozdního 19. století byl přímý proces
neobyčejně aktivní v novoanglických státech v severní Americe, i když se zde nezdá být tímto způsobem
záměrně vyráběna ocel. Podle všeho problém se separací strusky svědčil proti tomu. Nauhličení dokončeného
předmětu bylo používáno pro určité typy sériově vyráběných mečů a pilníků, 111, 112 ale většina oceli byla
vyráběna cementací vysoce kvalitních ingotů svářkového železa.
CEMENTOVÁNÍ OCELÍ
Přirozeně, že velké množství uhlí vedlo k jeho použití v cementačních procesech, které byly dříve ve Švédsku a
Rusku prováděny nákladně s dřevěným uhlím nebo dřevem. Ve Švédsku probíhala konverze svářkového železa
na ocel v peci obsahující tři komory dlouhé 2 m, které byly zahřívány po 6-7 dní. Tento postup vyžadoval 100 t
dřevěného uhlí k přeměnění 450 kg železa na ocel.113 Na objednávku vyzkoušet a snížit cenu používaného
materiálu bylo z Anglie dováženo určité množství uhlí.
Nebyl zde žádný problém při zavádění uhlí k vyhřívání cementačních pecí a v 18. století v Británii se brzy stal
jediným způsobem výroby surové oceli. Železné tyče získávané redukcí dováženým dřevěným uhlím byly
kvalitnější, protože obsahovaly poměrně málo strusky a fosforu. Později se objevovaly tendence zpomalit
157
cementační reakce. Ve Sheffieldu se vyskytovaly dva typy cementační pece využívající švédské železo. 114
Jednou z nich byla malá pec jednokomorového typu a druhá dvoukomorová pec. Velmi dobře známé jsou
pozdější pece, kdy v době jejich popisu přinejmenším jedna existovala ve Sheffieldu a jedna v oblasti Newcastle
(viz obrázek 114). Sheffieldské pece byly cihlové s klenutou komorou přes 3.7 m v průměru, ve které byly
umístěny pískovcové nádrže. Ty pojmuly 4-5 t plochých železných tyčí s průřezem 7,5 x 1,3 cm, uložených
v dřevouhelném prachu a utěsněné směsí železa a písku získaných z brusných kotoučů nebo odštěpků kotoučů.
Teplo z uhelných plamenů sálajících se spodních roštů se přenášelo k nádržím skrze odpovídající průduchy. Síra
v atmosféře nemohla mít žádný vliv na železo, které bylo velmi dobře chráněné. Teplota se mohla pohybovat
kolem 900°C a udržovala se po dobu 5 dní. Ploché ocelové tyče při tomto procesu poněkud nabývaly na objemu
v důsledku reakce mezi uhlíkem a zbytkovým kyslíkem v kovu (zejména ve strusce), výsledkem čehož byl
výsledný materiál nazýván „puchýřovitou“ ocelí. Získané produkty byly poté znovu ohřátý v kovářských
výhních, paketovány a zpracovány do tyčí vhodných velikostí. Výsledek nebyl příliš homogenní, obsahující 1 %
C na povrchu a velmi malou koncentraci uhlíku v jeho středu a po kování měla ocel vláknitou strukturu, často se
zbytkovou struskou kolem svárů paketovaných vrstev. Není pochyb o tom, proč se v roce 1740 hodinář
Huntsman proti tomuto postupu vznesl námitky a upřednostňoval svou mnohem homogennější kelímkovou ocel.
114 Cementační pec stále stojící v Derwentcote, hrabství Durham
115 Kelímková přetavovací ocelářská pec
Huntsman je obecně spojován s výrobou homogenní plávkové oceli tavením nauhličených „puchýřovitých“ tyčí
v kelímku a upřednostňující jejich odlévání do ingotových forem před kovářským zpracováním. Víme, že i v tak
pozdním období jako v roce 1765 nebyl v Sheffieldské oblasti tento postup široce používaný a týkal se pouze
ocelí vyžadující kvalitní konečnou úpravu, jako nejlepší břitvy, nože, některé hodinkové pružiny a hodinářské
pilníky. Kelímkové pece se nepochybně vyvinuly z dříve uváděných pecí používaných na výrobu mosazi. 115
Velké množství ocelářských pecí obsahovalo pouze jednotlivé rozměrné kelímky, 23-25 cm vysoké s 15-18 cm
v průměru. „Puchýřovitá“ ocel byla vložena do kelímku se záhadným tavidlem (pravděpodobně práškovým
sklem) a kelímek byl umístěn na „stoličku“ na roštu. Uhlí bylo rozmístěno všude kolem a zapáleno, vzduch byl
přiváděn pod roštnicí a produkty spalování odváděny skrze postranní otvor nad komínovým nástavcem, pomocí
vysokého komínu. Otvor byl utěsněn víčkem (viz obr. 115).
Ocel trvalo roztavit 6 hodin a poté byla odlita do litinových forem, vytvářející tak ingoty vážící kolem 10 kg.
Jediný rozdíl mezi tímto postupem a některými způsoby výroby indické oceli (wootz) spočíval v delším času,
potřebným pro roztavení o ochlazování taveniny v případě indických postupů, které zapříčinily vznik hrubé
struktury po ztuhnutí taveniny, zapříčiněné delším časem difúze uhlíku na vnitřní a vnější straně kelímku.
Kelímkový proces se stal až do druhé poloviny 19. století běžnou metodou výroby rozměrných ocelových
odlitků napříč Evropou a Ruskem. Tento proces sloužil jako metoda výroby jistých slitin nástrojových ocelí až
do 20. století, ale v dnešní době byl nahrazen vysokofrekvenčními a uhlíkovými obloukovými pecemi.
PUDLOVANÁ OCEL
Značné množství oceli bylo vyrobeno mezi lety 1850 a 1880 pomocí upraveného pudlovacího procesu. Byl to
zjevný nápad poté, co vyšlo najevo, že rozdíl mezi litinou a kujným železem spočíval v obsahu uhlíku, ale
pudlovací proces bylo tímto způsobem obtížné kontrolovat, protože zanechával zbytkový obsah uhlíku ve stejné
koncentraci, jak bylo obvykle spojeno s ocelí, tj. 0,5-1,2 %. Cort měl původně kolem roku 1823 nápad, kterému
trvalo ale určitý čas, než byl považovaný za kontinentálně využitý. 116 Nebyl uplatněný až do roku 1851, kdy se
dozvídáme o jeho použití v Británii v železárnách Low Moor nedaleko Bradfordu. Zde je zaznamenáno, že
v železářské pudlovací peci při deseti ohřevech s úbytkem pouze 6,75 % bylo vyrobeno celkem 1250 kg oceli.
Bohužel cena vyrobené oceli byla příliš vysoká a vzhledem k požadavku získat maximální houževnatost, byla
ocel tavena a použita ve formě odlitku.
Tabulka 69 Složení pudlovaných ocelí (podle Barraclough117)
Prvek
C
Si
Množství, %
Ebbw Vale, 1863
surové železo
2,68
2,21
pudlovaná ocel
0,50
0,11
Francie
pudlovaná ocel
1,18
0,33
158
Mn
S
P
1,23
0,125
0,426
0,14
0,002
0,096
stopy
0
0,02
Kolem roku 1898 dosahovala pudlovaná ocel na kontinentu značného úspěchu, kde Krupps aktivně uskutečňoval
svou produkci, která vyžadovala daleko více zkušeností než svářkové železo a pracovníci dostávali za
odvedenou práci bonus. Obsah uhlíku v jejich produktu byl proměnlivý vzhledem k problémům s jeho kontrolou
a ingoty byly členěny do tří skupin: A – obsahující 0,9 – 0,75 % uhlíku, B – obsahující 0,75 – 0,65 % uhlíku a C
obsahující méně než 0,6 % uhlíku. Bonusy byly vypláceny pouze za jakosti A a B. Obsah fosforu v surovém
železe byl nízký (ale ne tak nízký jako v Bessemerové oceli) a velká část vyráběného kovu byla využita jako
tavná vsázka pro ocelové odlitky.
Je jisté, že pudlovaná ocel dosahovala vyšší kvality, protože do určité míry se zde koncentrovaly rozpuštěné
nečistoty (viz tabulka 69), ale bez pochyby měla pudlovaná ocel srovnatelný obsah strusky se svářkovým
železem. V pudlovaném stavu byla ocel použita na podvozkové pružiny, ale většina oceli byla přetavena za
účelem homogenizace struktury. V tomto stavu oproti svářkovému železu více konkurovala zažitým
kelímkovým ocelím, a když po zavedení nové nízkouhlíkaté plávkové oceli přestala být pudlovací pec nezbytná
pro výrobu kujného kovu, tak postupně zanikla.
Měď
EXTRAKCE MĚDI
Na Evropském kontinentu byl převládajícím postupem extrakce mědi stále německo-švédský proces, při kterém
byly sulfidické rudy praženy a redukovány podle Agricolova modelu. V Mansfeld proces sestával ze sedmi
pražících a redukčních operací. Nejprve byl podřadný kamínek oddělen od zestruskovatělé hlušiny a následně
byl obohacen obohacovacím tavením, určeným k zoxidování a zestruskovatění přítomného železa. Obohacený
kamínek byl následně postupem pražení rudy namrtvo pražen na oxid, který byl redukčně taven na černou měď a
rafinován.118
Při procesu tavení kamínku byl roztavený materiál odváděn skrze odpichový otvor v čele pece a kov byl oddělen
od strusky v předpecním prostoru, zatímco odpichový otvor v průběhu tavby zůstával zavřený. Struskové nánosy
byly odstraněny rozbitím čela pece. Výsledkem byl podřadný kamínek, který byl pražen po dobu 9 dnů
v ohradách a následně rozdrcen a šestkrát nebo sedmkrát přepražen, dokud nebylo docíleno vypražení na mrtvo.
V druhé polovině 16. století bylo možné v této technologii spatřit nepatrnou změnu, kdy první operace začínala
tavbou pyritů v šachtové peci za vzniku výsledné strusky a kamínku s určitým množstvím drahých kovů (slitina
zlata a stříbra). Jednalo se o první pokus použití tepla, získaného oxidací síry v sulfidické rudě a zároveň
úsporného využití paliva.
Když byl obsah stříbra v mědi dostatečný k splacení ceny odstříbřování, byla černá měď odstříbřena tavením
s olovem a z pece byly odpíchnuty plankonvexní ingoty slitiny mědi a olova. Při ztuhnutí je v tuhé mědi olovo
téměř nerozpustné a proto mohlo být kovové olovo, které obsahovalo téměř veškeré stříbro z mědi (a z olověné
rudy) vycezeno ohříváním ingotů při teplotě výrazně nižší, než je teplota tání mědi (1084°C). Když bylo
docíleno nízkého obsahu stříbra jako v Harz, byla měď rafinovaná v takzvaných „spleiss“ pecích, které byly
používány v Rio Tinto ve Španělsku okolo roku 1840. Zde byly následně použity tyto pece také pro rafinaci
černé mědi, a tyto pece německého vzoru a s detaily jsou vyobrazeny na obrázku 116. Nístěj dosahovala okolo
1,7 m v průměru a byla opatřená měchy a výfučnou, pro urychlení oxidačního procesu, nezbytného pro
rafinování. Palivem bylo dřevo a plyny z kouřového kanálu unikaly skrze otvory v půlkulaté střeše.119
116 Saská pec pro pyrometalurgickou výrobu mědi (podle Diderot87)
Situace se příliš nezměnila ani v polovině 18. století a Diderotova encyklopedie z roku 1762 zobrazuje
významný detail používaných pecí. Jako hlavní příklad pece použité pro extrakční výrobu mědi zvolil Diderot
pec z Freiberg (Sasko), která měla dosahovat výšky 2,5 m. Jeho vyobrazení je velmi detailní a užitečné, protože
poskytuje informace o aspektech, které jsou v Agricolově popisu nedostatečné. Nicméně je jasné, že pec a celý
proces se v zásadě nezměnily (viz obrázek 116). Výfučna byla nakloněna pod úhlem 1° nebo 2°, nístěj se
svažovala a tekutá struska a kamínek byly odpichovány z nístěje do sump nebo setter.
159
Kamínek byl pražen v ohradách s určitým množstvím průduchů v zadní stěně (viz obrázek 117). Šachtová pec se
velmi podobala té použité pro první tavení (tj. redukční tavení) oxidovaného kamínku. Za účelem
znovuzískávání stříbra byla do taveniny v určitém kroku přidávána olověná ruda, která při vycezovacím procesu
oddělovala stříbro od tuhé mědi (furneaux de division) (viz obrázek 118). Tento postup zůstal od Agricolovy
doby beze změny a z pohledu nízkých potřebných teplot byl poháněný dřevem. Kupelační pece použité pro
extrakci stříbra z vycezeného olova byly obvyklé konstrukce, využívající měchy. Podobné válcové pece, často
dvojité, byly použity bez měchů pro rafinaci černé mědi. Právě v tomto kroku spatřujeme použití kontinentální
pracovní techniky ve standardním typu plamenné pece s vysokým komínem, zajišťující tah pece. V souladu
s Diderotem byl tento postup použit ve Vosges v Geromagny a je popisován v Schluterově pojednání z roku
1738 (viz obrázek 119).120 Není proto překvapivé, že pro rafinaci byla prvně použita v kontinentální praxi
plamenná pec, protože v nepřístupné nístěji šachtové pece to bylo nemožné a v kovářské výhni to bylo
proveditelné pouze zdlouhavou cestou121 (viz obrázek 120). Výrazně širší ohniště plamenné pece a nezávislý
ohřev z odděleného topeniště mohl činit oxidační a pólovací operace mnohem snazšími a účinnějšími.
117 Pražící ohrady pro (a) měděné rudy a (b) pro kamínek (podle Lindroth)
118 Vycezovací pec pro extrahování stříbrem bohatého olova z koláčů redukované mědi (podle Erckerl187)
119 Plamenná pec na měď vyobrazená Schlüterem a mnohými dalšími
120 Rafinační výheň na měď (podle Schluter120)
Měď byla také pyrometalurgicky vyráběna v různých částech Španělského království a není pochyb o tom, že
tak španělská výroba tvořila důležitý podíl v evropské poptávce. V roce 1786 ztroskotala na portugalském
pobřeží španělská loď naložená více než 600 t měděných ingotů a housek, které samostatně vážily okolo 100 kg.
Jednalo se o rozsáhlý import, zamýšlený jako náhrada za přerušení britských a švédských dodávek, vzhledem
k probíhající válce. Sevillské archivy ukazují, že v průběhu období 1761-1775 Španělé obdrželi z Peru 1450 t
mědi. Není pochyb o tom, že většina mědi přicházela z chilských dolů.122 Máme k dispozici popis měchy
dmýchaných pecí, používaných k výrobě tohoto typu ingotů. 123
V samotném Španělsku v Rio Tinto probíhaly různé snahy o zpracování ložisek opuštěných Římany. V roce
1839 byly používány šachtové pece specifické německé tradice a typu popsaným Diderotem a mnohými dalšími,
a který je vyobrazen na obrázku 116. Jak bylo zmíněno výše, rafinace probíhala v peci na míšeň, která byla
stejného typu, jako ta používaná v 15. století v Massa Marittima v Toskánsku.124 V této peci byl kov odpichován
do dvou smolných kotlíků, ve kterých byla hladina kovu ztuhlá pod rozstřikovanou vodou a utuhlý kov byl
páčen ven. Jednalo se o rafinační systém, praktikovaný na mědi z pokladu nalezeném v Helgoland a datovaným
do 12. - 14. století.125
Tabulka 70 Složení šedých měděných rud, pyrometalurgicky zpracovávaných ve Swansea okolo roku 1850
(Napier127)
Prvek
Cu
S
Fe
Sb
As
Zn
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
O2
Zdroj
Cornwall
Devon
Algeria
15,5
23,7
41,7
5,6
3,1
12,5
15,6
15,0
4,1
0,8
8,5
51,6
20,3
14,2
4,6
7,5
5,0
1,1
47,3
Všechny rudy;
myšleno složení, %
(Le Play)
13,5
23,1
19,7
0,9
38,5
2,4
0,3
0,4
1,2
121 Schéma technologického postupu Welšského procesu pyrometalurgické výroby mědi (podle
Hopkins126)
160
Tyto procesy byly velkými spotřebiteli paliva a v průběhu 200 let jejich využívání v této souvislosti proběhlo
malé zlepšení. V Británii se nicméně projevoval nedostatek dřeva a v některých oblastech zvýhodňovala
pohotová dostupnost uhlí použití plamenné pece místo vysoké pece. Problém s palivem se zhoršil, protože
dostupnost rud začala řídnout, ale problém s nedostatkem paliva nebyl na kontinentu naléhavý, dokud se
pyrometalurgická výroba poutala k silně zalesněným horským oblastem.
Anglický nebo přesněji Velšský proces pyrometalurgické výroby mědi byl založen na použití plamenné pece,
která byla ke konci 17. století průkopníkem pyrometalurgické výroby olova. Samozřejmě, že princip nebyl nový,
protože přetavovací pece používané pro bronzové zvony byly v podstatě tohoto typu. Ale eaand byl kov míšený
a tavený pod střechou kopulovité pece. Pece používané pro pyrometalurgickou výrobu olova pomocí uhlí byly
mnohem více sofistikované a bylo možné u nich provádět lepší kontrolu nad oxidačními a redukčními
podmínkami.
Velšský proces byl zaveden okolo roku 1700 a zpočátku vyžadoval deset operací, 126, 128 ale okolo roku 1830
hutníci ze Swansea snížili tento počet na šest nebo sedm operací (viz obrázek 121). Základní rozdíl spočíval
v rozsáhlém použití pražící reakce nebo dvojitého rozkladného procesu, při jejichž použití byla používána síra
jako redukční činidlo. Ta byla používána při předpražení nebo při použití oxidických rud. Zvýšení produkce bylo
závislé na dovozu Swansea, jako nejkvalitnějším zdroji na světě dostupných rud, které často dosahovaly více než
60 % Cu. Směšováním oxidických a sulfidických rud v rozmezí 8-60 % Cu (viz tabulka 70), mohla být
provedena maximálně dvojitá rozkladná reakce s minimálním použitím paliva. Co se týká podmínek v pecích,
všechny procesy byly oxidační.
Nejprve byly pyritické rudy (s vysokým obsahem sulfidu železnatého) kalcinovány, pro zanechání síry ve formě
Cu2S a FeS v ekvimolekulárních poměrech. Tento postup byl navržen pro vytvoření kamínku (surový kov),
v dalším kroku obsahující okolo 35 % Cu, 35 % Fe a 30 % S. Pro kalcinaci byla použita plamenná pec
s kapacitou 3-4 t, teplotou 800°C a pracovní dobou 12-24 hodin. Produkt byl za účelem jeho rozrušení s velkou
rychlostí ochlazován ve vodě. V dalším (tavícím) kroku procesu byla vyžíhaná ruda smíšena s oxidickou rudou
s nízkým obsahem železa. Pro toto tavení byla použita menší plamenná pec (pec na pražení rudy) s křemenným
ohništěm a s dosahovanými teplotami v řádu 1150°C. Nejdůležitější reakce byla: Cu2O + FeS → Cu2S + FeO.
FeO byl odstraněn z ohniště ve formě strusky přídavkem křemíku a tak se získal surový kov (kamínek) (viz
tabulka 71) a černá fayalitická struska (viz tabulka 72). Kamínek byl rozdrcen a v dalším kroku byl za účelem
odstranění přebytečného železa nadrcený kamínek žíhán. Z toho důvodu byl smíšen se sulfidem mědi s nízkým
obsahem železa a žíhán kvůli snížení obsahu síry z 30 na 15 %. Vsázky o objemu 2 t byly zpracovány při teplotě
800°C během 24 hodin.
Další krok byl označován jako „běh na kov“ a jeho cílem bylo získat 100% „bílý kov“, tj. Cu2S. Při tomto
procesu byl v kovové peci smíšen žíhaný kamínek z posledního kroku s bohatými oxidickými rudami. Pro tento
účel byla plamenná pec velmi horká (> 1200°C): produktem byl bílý kov obsahující 75 % Cu, 2 % Fe, 23 % S a
poměrně bohatou strusku (obsahující 5-5 % Cu), která byla znovu použita při předchozích krocích. Tavidlem
byla struska z pecní nístěje. Pokud byl obsah železa příliš vysoký, nebo nebyly k dispozici chudé oxidické rudy,
byl vyráběn „modrý kov“ bohatý na železo, který byl přidáván jako doplňková oxidační směs do speciální pece
na výrobu „rafinovaného kovu“.
Tabulka 71 Složení produktů pyrometalurgické výroby mědi ze Swansea (podle Napier 127)
Produkty
surový kov
(kamínek)
modrý kov
(kamínek)
bílý kov
(kamínek)
surová
měď
puchýřovitá
měď
Složení, %
Cu
31,4
Fe
41,3
S
27,3
SiO2
O2
Sn+Sb
55-66
9-18
20-23
2-5
1-4
0,7-1,3
78
2
18
2
90-96
2,4
0,6
0,7
2,9
0,5
98-98,5
0,8
0,1
0,6
1,0
Pb
161
rafinovaná
měď
99,8
0,05
0,04
0,04
0,05
Tabulka 72 Složení měděných strusek ze Swansea (podle Napier 127)
Prvek
SiO2
FeO
Al2O3
MgO
CaO
CaF2
Cu
Fe
S
SnO2 + Sb2O5
Množství, %
Odpadní struska
z „pražící pece“
60,5
28,5
2,9
0,6
2,0
2,1
0,5
0,9
0,6
1,4
Struska sebraná
z modrého kovu
z „kovové
pece“
36-40
54-58
Ztuhlá struska
z bílého kovu z
„kovové pece“
Mědí bohatá struska sebraná
z pražící pece
60,4
36,1
37
49
33
43
1,5-2,0
3,5
8
15 (CuO)
3
2
0,7-1,3
Dalším krokem byla nejprve výroba kovové mědi, která byla Velšskými hutníky označován jako „pražení“. Zde
bylo maximálního využití docíleno dvojitou rozkladnou reakcí: 2Cu 2O + Cu2S → 6Cu + 2SO2. Housky bílého
kovu byly nakupeny v peci a oxidovány a poté postupně taveny po dobu 8 hodin, zatímco proběhla dostatečná
oxidace, potřebná pro dokončení reakce. Tato struska byla sbírána z povrchu a kovová měď byla odlévána do
housek „puchýřovité“ mědi. Tyto housky byly rafinovány v další plamenné peci v oxidačním prostředí po dobu
24 hodin, zahrnující „flapping“, stahování a pólování zpět na „smolnou“ měď s nízkým obsahem kyslíku. Tato
prakticky nepozměněna část procesu je stále používaná i v dnešní době.
Z toho důvodu spatřujeme v 18. století rozvoj technologie do dvou směrů: rozvoj procesu Agricolovy šachtové
pece, podporované bezpochyby švédským příkladem, směřujícím k větší výšce až 2,5 m, jak ukazuje Diderot a
zvyšující využití plamenné pece v pokročilejších fázích procesu a druhým směrem aplikovaným v Británii a
spočívající v nahrazení starší vysoké pece plamennou pecí, vzhledem k možnosti využití uhlí v prvním
uvedeném případě, které bylo levnějším palivem a v některých částech Británie snadněji dostupným. Na
Slovensku začal být využíván švédsko-německý proces, že jejich techniky zanechaly něco co bylo požadováno,
zatímco Jars vychvaloval vysokou úroveň technologií v Banské Štiavnici, ve srovnání s jinými hutěmi, které
spatřil, bylo jasné, že technologie byly zastaralé a pece starých konstrukcí. 129 Zdá se, že to bylo zapříčiněno
neefektivní státní kontrolou, konzervatismem zaměstnanců a v této době všeobecně panujícím nezájmem o
chemii. Brzy to bylo napraveno založením Báňské průmyslové akademie a dalších technických institucí v tomto
regionu.
Tato situace přetrvávala relativně beze změny až do roku 1850. V této době byl rozvinutý vysokopecní proces
v Mansfeld do té míry, že bylo potřeba pouze pět operací. 118 V Sasku byla v roce 1866 zavedena Pilz pec, která
měla volně stojící pětiúhelníkové nístěje s jímkou a vodou chlazenými výfučnami. Vodou opláštěné pece byly
zavedeny v roce 1866 Heringem v Braubach na Rýnu. Pozvolna došlo ke spojení dvou procesů, plamenná pec
byla stále více používána pro tavení kamínku a rafinaci, zatímco znovuzískávání černé mědi bylo ponecháno
vysokým pecím. Mimo jižní Wales přetrvávala tato situace až do příchodu Bessemerova typu konvertoru, který
převzal oxidaci kamínku, zanechávající proces tvorby kamínku plamenným pecím jako dříve.
V jižním Walesu neproběhla žádná změna z velké části kvůli monopolní pozici hutníků, 126 kteří se spoléhali na
dovoz rudy z nerozvinutých zemích s cenami rudy nastavovanými samotnými hutníky, kteří s pomocí laciného
uhlí mohly vytvořit velké zisky bez jakýkoliv změn v technologii. Tato situace netrvala dlouho, protože
dodavatelé začali s jejich vlastní pyrometalurgickou výrobou, často s pomocí emigrantů z Walesu, kteří byly
schopni se zdokonalovat a kombinovat nejlépe dostupné technologie v jejich nových zeměpisných polohách.
S touto konkurencí začala pyrometalurgická výroba mědi v jižním Walesu velmi brzy zanikat.
162
Velšský proces navzdory použití vysoce kvalitních rud v roce 1850 stále vyžadoval okolo 20 t uhlí k výrobě 1 t
mědi. Chudé rudy z ostrova Anglesey v roce 1786 vyžadovaly 30-40 t uhlí. Fakt, že to nepoukazuje na žádné
výrazné zlepšení v dřívějších dobách, pravděpodobně odráží spíše vyšší čistotu mědi, nyní požadovanou
spotřebitelem. Navzdory tomu se jižní Wales stal v období 1800-1875 největší hutnickou oblastí na světě a
Británie se zejména pro svou imperialistickou pozici stala největším producentem mědi, držící si od roku 1720
první místo před Švédskem. Úpadek Švédské a německé produkce a růst britské produkce je ukázán v tabulce
73.
Velká část měděného plechu byla použita na oplášťování dřevěných lodí, za účelem snížení poškození mořskými
šneky a k zabránění lodního rozpínání a pokračujícímu poškrábání při kotvení na suchu, kterému byly lodě
vystaveny.130 V roce 1761 byl plech přichycen železnými šrouby, které přirozeně po čase zkorodovaly a měděné
plechy odpadly. Muntzův kov (60 % Cu a 40 % Zn) byl ověřený, ale měděné plechy a zastudena tvářené měděné
šrouby poskytovaly lepší výsledky. Velký podíl vyráběné mědi byl zpracován na mosaz, dokud se v polovině 19.
století nerozrostl elektrický průmysl.
Objem vyprodukované mědi byl rafinován tradičním cestou pólování a přidáváním olova.131 Čistota může být
zlepšena například při výrobě Muntzova kovu (60 % Cu a 40 % Zn), při použití „nejlépe zvoleného“ postupu. Při
tomto procesu pouze část bílého kovu (Cu kamínku) se oxidovala na měď, u které bylo zjištěno, že se v ní
koncentruje velké množství nečistot. Zbývající rafinovaný kamínek byl „vybrán“ a redukován odděleně, aby
poskytl mnohem čistší měď.127 Bylo to to nejlepší, co mohl průmysl nabídnout až do příchodu elektrolytického
procesu, vynalezeného Elkingtonem v roce 1865.
MOSAZ A ZINEK
V průběhu tohoto období začínáme ve výrobě mosazi spatřovat pozoruhodné zdokonalení a mnohem rozsáhlejší
produkci kovového zinku v západní Evropě. Anti puritánská reakce, doprovázející v Británii restaurování
Charlese II. se zdá být podnícena mosazným průmyslem, dlužným zvyšujícímu se požadavku po laciných
špercích. Ještě předtím byla mosaz vyráběna tavením mědi a zinku v plamenná peci Schluterovy konstrukce132
(viz obrázek 119), přestože Diderot zachycuje kelímkové pece na přirozený tah, které byly používány za tímto
účelem.133 Jistě že druhý z uvedených procesů byl upřednostňován a byl v průběhu 18. století více používaný
v Británii. Roztavená mosaz byly z kelímků odlévána do horizontálních kamenných forem a získané pláty byly
kovány do plechů nebo tepány sériovým procesem do formy objemných nádob (viz obrázek 122).
Tabulka 73 Přibližná roční produkce mědi
Datum
1570
1712
1800
1850
Množství, t
Británie
100
1000
7000
22000
Švédsko
200
1200
500
750
Německo
1500
700
400
1300
Objevují se zde náznaky, že byl zinek mnohem častěji přidáván do mědi v kovové formě. Jak bylo již uvedeno,
zinkové a olověné rudy se vyskytují společně s spousta olověných rud je znečištěna zinkem a jak můžeme vidět
z analýz mosazných plechů (viz tabulka 44), opak je obvykle pravdou. Diderot133 zachycuje zinko-olověnou pec
z pohoří Harz. Jedná se o obvyklý agricolův vzor, ale s nepatrným rozdílem, že v blízkosti čelní stěny, která je
kolem 1,5 m vysoká, je mezi vsázkou a nístějí nebo jímkou vytvořený prostor, které zachycuje odpařený zinek
v produktech vzniklých spalováním na jejich cestě do kouřového kanálu (viz obrázek 123). Tento prostor je tím,
co Diderot označuje assiette du zinc, pod kterým se nachází běžná jímka, určená ke shromažďování roztaveného
kovu. Není jasné, zdali se kovový zinek doopravdy v roztaveném stavu vracel zpět do assiette. Mnohem
pravděpodobněji je to objasněno až později v polovině 19. století, v trubkovitém hliněném kondenzátoru
v horizontální zinkové mufli. Olovo je nabráno z jímky do litinových forem.
122 Sestava kelímkové pece pro výrobu mosazi (převzato z Diderot 87)
123 Šachtová pec z pohoří Harz, používaná pro pyrometalurgické zpracování olověno-zinkových rud
(podle Diderot87)
163
Toto je pravděpodobně první zmínka, kterou máme na západě o pokusu opětovného zužitkování kovového
zinku, přestože byl příležitostně nalézán v trhlinách vyzdívek starších pecí. Zásluha pro první záměrnou výrobu
kovového zinku na západě je obvykle připisována Williamu Championovi, který v roce 1738 rozvinul vertikální
retortovou metodu.135 Jeho otec Nehemiah Champion byl Quakerův partner v bristolské společnosti, vyrábějící
mosazné dráty a založené v roce 1702. William Champion založil své závody ve Warmley nedaleko Bristolu,
využívající tohoto procesu, který byl patentován v roce 1740 a další patent byl udělen jeho bratrovi Johnovi
v roce 1788 na zpracování mnohem hojnějšího sfaleritu (ZnS) po žíhání na oxid zinečnatý v oddělené uhlím
poháněné plamenné peci.
124 Championsova redukční pec na zinek (z Dufrenoy 50)
Problém při výrobě zinku je ten, že oxid zinečnatý se neredukuje uhlíkem při teplotách pod 1000°C a kovový
zinek vře při 907°C a proto je redukován v plynném skupenství a musí být kondenzován do kapalného kovu před
tím, než přijde do styku s dostatkem vzduchu, který ho oxiduje zpět na oxid zinečnatý. Podstata metody
Williama Championa spočívala v ohřevu vsázky v zavíčkovaném kelímku, který měl, otvor v jeho základně.
Kelímek byl umístěný přes železnou trubici, která vedla do chladné komory, nacházející se pod ním, ve které byl
umístěn další kelímek obsahující vodu a ve kterém se kondenzovaly zinkové páry (viz obrázek 124).
Horké kelímky byly zaplněny střídajícími se vrstvami koksu a vyžíhaného sfaleritu a poté utěsněny víčky.
Destilační proces trval okolo 70 hodin a během něho bylo z celkem šesti kelímků uspořádaných do kruhu
vyrobeno 400 kg kovového zinku. Víceméně se jednalo o velký metalurgický pokrok, proces byl namáhavý a
tepelně nevýhodný. Teprve v roce 1851, kdy byl proces použit ve Swansea, vyžadoval 24 t uhlí k výrobě 1 t
zinku ze snadno redukovatelných rud.135, 136
Během toho v Belgii a dalších centrech aktivního zájmu o pyrometalurgickou výrobu zinku probíhaly
experimenty. V roce 1807 založil Abbe Dony hutě v Liege, využívající horizontální mufle v horizontálních
řadách, které poskytovaly mnohem hospodárnější ohřívací uspořádání, srovnatelné s Championovým radiálním
rozdělením (viz obrázek 125). Hliněné mufle byla zaplněny koksem a rozemletou žíhanou rudou a zinek se po
ukončení vsázení koncentroval v hliněných trubicích, vestavěných na koncích muflí. Podobné uspořádání bylo
přibližně ve stejnou dobu vyvinuto ve Slezsku. I později v roce 1953 bylo přibližně 50 % světové produkce
zinku stále vyráběno v horizontálních muflích Donyho typu. Uskutečnilo se zdokonalení, zahrnující ohřívání
plynem a olejem a použití regenerátorů tepla. V roce 1930 byla vyvinuta v zinkové společnosti v New Jersey
vertikální muflovací pec a později v roce 1950 byl učiněn vynález olovo rozstřikujícího kondenzátoru, činící
z vysoké pece praktickou a ekonomickou metodu pro znovuzískání zinku (a olova).
125 Donyho belgická redukční muflovací pec na zinek (z Cocks and Walters 136)
126 Zařízení na protahování drátů (z Diderot87)
Většina zinku vyráběná Championovým procesem musela být použita pro mosazi, nicméně kalamínový postup
pokračoval ve využití až přibližně do roku 1850. Určité množství mohlo být využito pro tvrdé pájky (50 % Zn –
50 % Cu a po roce 1836, kdy francouzský vědec Sorel patentoval technologii zinkového pokovování máčením
železa v roztaveném zinku (v dnešní době známé jako galvanizování), přecházelo zvyšující množství zinku do
této technologie.137 Důležité je dodat, že Sorel si byl vědom elektrochemického původu koroze a obětní role
pokovování zinkem na železe. Toto je samozřejmě důvodem k použití termínu „galvanizování“, ale v žádném
případě nebyl zinek aplikován na železo elektrolytický, jak je běžně prováděno v dnešní době. Myšlenka ztužení
železného plechu zvlněním byla zavedena R. Walter of Rotherham v roce 1828 a přibližně v roce 1836 byl
výstup nastaven na všudypřítomný materiál známý jako galvanizovaný zvlněný železný plech, nebo stručněji,
jako „vlnitý plech“.
Velký podíl mosazi byl zpracováván do formy drátů: rostoucí využití drátu v 18. století podnítilo rozvoj
automatických zařízení na protahování drátů. Staré sling seats a klikové převody, obsluhující ruční proces
protahování drátů, zachyceným Biringucciem a dalšími, byl vyhovující pro tyče a surový materiál, ale pokud byl
použitý na výrobu tenčích drátů, byla jeho produktivita nízká. Diderot133 znázorňuje vodou poháněné
automatické stroje, kde jich je pět obsluhovaných jedním kolem (viz obrázek 126). Síla je převáděna vačkami
nebo nálevkovitým průvlakem do štípacích kleští, které protahovaly drát přerušovaně skrze průvlak
s ochlazovanou zadní částí. Tah směřující kupředu způsobuje štípacími kleštěmi sevření drátu a jeho protažení
164
skrze další délku (okolo 30 cm). Očividně mohl jeden pracovník zároveň kontrolovat pět těchto strojů, které
zásoboval pásky nebo mosaznými odstřižky z plechu. Tento typ nesouvislého stroje mohl zanechávat na
vyrobeném drátu „výrobní stopy“, které byly ale v pozdějším kroku pravděpodobně vyhlazeny kontinuálním
protahováním.
Velké množství takto vyrobeného drátu bylo použito na výrobu špendlíků.138 Přibližně od roku 1550 a až do 19.
století byly hlavičky obvykle vyráběny vinutím drátu a později souborem malých zápustkových bucharů139 (viz
obrázek 127). Příležitostně byly hlavičky vyráběny pájením mosazných plechových disků k drátu a jejich
následným zakulacením, poskytujícím jim půlkruhový tvar. Jehlice byly cínovaný elektrochemickým procesem,
který zahrnoval jejich vyváření ve vodném roztoku surového vinného kamene, obsahujícího 0,5 mm silné plátky
cínu. Cín se postupně v roztoku rozpustil a vyloučil se na povrch jehlic, které byly v kontaktu s cínovými
plátky.140
Přidáváním niklu do mosazí nebo přidáváním zinku do slitin mědi a niklu mohla být vyrobena světlá korozně
odolná slitina, která byla v Evropě známá jako „německé stříbro“, v Číně jako pakfong a v Malajsii jako „bílá
mosaz“. Tyto slitiny obsahují 3-15 % Ni a 22-26 % Zn. Přirozeně, že původně byly využívány rudy obsahující
nikl ve formě arsenidu niklu (NiAs) v Erzgebirge a garnierity v New Caledonia, Sulawesi a na Filipínách.141
Pyrometalurgická výroba olova a jeho rafinace
Na začátku 18. století byly v Anglii testovány uhlím poháněné plamenné pece na pyrometalurgickou výrobu
všech neželezných kovů. Samo o sobě to bylo ověřeno v hutích Flintshire v Londýnské Quakerově olověné
společnosti, která dosahovala největší produktivity při použití místního uhlí a nevyžadovala pro pohon měchů
vodní sílu.142, 143 Všude, kde bylo dostupné uhlí, byla technologie nahrazena „hromadou kmenů“ a struskovým
ohništěm.
V Derbyshiru a na severu Anglie byly v roce 1729 široce používány staré pražící ohniště,144, 145 využívající vodní
pohon, rašelinu a dřevo (bílé uhlí) jako palivo, ačkoliv v Cardiganshire bylo používáno určité množství
kamenného uhlí. Na kontinentu byly na druhé straně stále v metalurgii všeobecně používány agricolovy šachtové
pece, kdy jediný rozdíl mezi používanými pecemi spočíval v odpichovém systému.146 Druh pece používaný pro
výrobu olova je vyobrazen Diderotem a D´Alembertem v jejich encyklopedii z roku 1762, které uvádějí, že se
jedná stejný typ používaný i pro výrobu mědi.133 Stejná situace se objevovala i na slovenské rudné oblasti
v Banské Štiavnici.148 Jars v roce 1758 navštívil tyto hutě a vychvaloval jejich technologickou úroveň ve
srovnání s hutěmi, které spatřil i na jiných místech, ale byl toho názoru, že obecně byly technologie zaostalé a
pece zastaralé.147 Není pochyb o tom, že se doslechl o anglických technologiích, které následně spatřil okolo
roku 1764.
127 Technologie výroby špendlíků (z Diderot87)
Pro pyrometalurgickou výrobu olova, zpracování stříbrných rud a zlata máme k dispozici detailní popisy
technologií, používaných v roce 1757 v Banské Štiavnici.149 Pece používané pro redukci olova se všemi detaily
podobaly těm, popsaným agricolou, ale čelní stěny byly pozměněny tím způsobem, že ve vyšších úrovních byly
použity železné pláty. Výfučna se nacházela na zadní stěně, nakloněná směrem dolů a pec dosahovala výšky
okolo 1,8-2,1 m. Určitým způsobem můžeme spatřit přechod z vysoké pece do nižší výhňové pece, ale předpecí
a strusková nádrž byly stále stejné, jako ty popsané agricolou a je jasné, že se počítalo s odstraňováním strusky
z pece v tekutém stavu.
Vycezovací pec sloužící ke znovuzískávání drahých kovů byla stále v provozu v pohoří Harz a zpracovávala
surové olovo, obsahující vzácné kovy, obsažené ve slitinách mědi a olova. Maďarská „Brillen“ (vypoulená) pec
používaná v Mansfeld se zdá mít mobilní plechovou železnou izolaci, umožňující sázení a unikání zplodin
spalování. Některé z těchto pecí byly zaváženy postupně z jedné strany, zatímco ostatní musely být plněny z čela
a některé z nich obsahovaly i prachovou komoru. Obsah stříbra v poměru k vyráběnému olovu se zdá být okolo
310 g/t.
SEVEROANGLICKÁ VÝHŇOVÁ PEC
Přestože Dr Burcot (Burkhardt Kranich) udělal, co mohl pro zavedení Agricolovy pece do alžbětinské Anglie - a
není pochyb o tom, že to byl velký úspěch ve srovnání s doposud používaným proudem vzduchu ve spodní části
kup kmenů – upřednostňující nízké výhňové (železářské) pece Angličany vytrvalo tam, kde byl k dispozici
165
dostatek dřeva a rašeliny. Nejlepší účty tohoto procesu přicházely z rudných revírů v CumberlandNorthumberland, kde byly po povstání v roce 1715 zabaveny licenční poplatky Earlu z Derwentwateru, který
pracoval ve jménu správce Greenwichské nemocnice.150, 151 Pece používané okolo roku 1780 vykazují úzkou
podobnost s moderní výhňovou pecí, která byla používána v Newcastle až do roku 1960. V 18. století byly
výhňové pece tvořeny litinovou zadní stěnou a stranami z litinové „pánve“, případně těsnící deskou v čele a
litinovou jímkou nebo „jímkovým kotlíkem“ pro olovo odváděné z pracovního kamene. Výfučna byl vložena
přes trubkovitý kámen v zadní části pece a dodávala vzduch z vodou poháněných měchů (viz obrázek 128).
Nístěj pracovala nejprve pouze při sázení paliva, a když bylo palivo dostatečně horké, do kychty se vložila
nepražená sulfidická ruda, tímto způsobem vystavená oxidačním účinkům. Nístějová „pánev“ byla udržována
stále zaplněná olovem z poslední vsázky a jeho vztlak držel vše, ale přebytek olova plaval. Další olovo přetékalo
z pánve skrze drážky vyříznuté v litinové pánvi a stékalo do jímky pod ní. Žádná tekutá struska nebyla při této
části procesu stahována. V určitých oblastech bylo zvykem rudu před redukcí pražit e výhňové peci. Přestože
rašelina byla velmi populární, bylo „bílé“ uhlí nebo vysušené dřevo hlavním používaným palivem.
128 Výhňová pec pro pyrometalurgickou výrobu olova (z Dufrenoy 50)
STRUSKOVÁ VÝHEŇ
Strusková výheň se na první pohled mírně liší od výhňové pece (viz obrázek 129), neměla ale žádnou pánev,
protože struska a olovo kleslo na dno nístěje v kapalné formě a nebyl vyjímán žádný tuhý materiál. Za další,
„šachtová“ pracovní část pece nebyla tak krátká, protože výhňová pec a tento typ struskové výhně byl úzce
příbuzný s agricolovou vysokou pecí.
Protože pracovní teploty byly výrazně vyšší, než ve výhňové peci (1200°C), docházelo k výrazným ztrátám
vypařováním a šachta pece byla z toho důvodu vytvořena vyšší a svěrač prachu pomocí dlouhých kouřových
kanálů. Struska volně odtékala z pece, a pokud nebyla dostatečně tekutá, mohly do ní být přidávány přídavky
oxidů železa nebo železářské strusky, za účelem zvýšení obsahu železa. Oddělení olova ze strusek bylo dosaženo
pomocí dvou nádob umístěných v předpecí, kdy první přijímala olovo a struska přetékáním odcházela do druhé
nádoby, ze které byla odstraněna po jejím zchlazení.
129 Struskové ohniště pro znovuzískávání olova ze strusek z výhňových pecí (z Dufrenoy50)
FLINTSHIRSKÁ PLAMENNÁ PEC
Opravdu velký rozvoj probíhal ve využití plamenné pece a uhlí. Máme k dispozici detailní popis operací ve
Flintshirských hutích londýnské olovnářské společnosti v Gadlys, která v roce 1708 provozovala plamenné
pece.142, 143 Dále zde byly čtyři redukční pece, dvě struskové výhně a čtyři rafinační (kupelační) pece. Ve
Flintshirském procesu nebyla ruda v předchozích krocích pražena153 a byla oxidována ve výhňové peci. Oxidace
nemohla být důkladně kontrolována, aby bylo možné převedení veškerého olova prostřednictvím dvojité
rozkladné reakce: PbS + 2PbO → 3Pb + SO2.
Vsázka byla z toho důvodu v průběhu tavby oxidována a v pozdějším procesu redukována zpět přídavkem uhlí.
Strusky byly obvykle odstraněny v pevné formě a zpracovávány ve struskové výhni, ale v některých případech
byly volně tekoucí a mohly být odpichovány. Nístěj pece se svažovala k jedné straně z toho důvodu, že olovo
mohlo nepřetržitě vytékat směrem ke sběrné nádobě a ztuhlá struska tak mohla být odstraněna skrze výše
situované dveře. V redukčním kroku byl přidáván zvětralý vápenec.
V roce 1859 byla vsázka tvořena 1,07 t kvalitní Flintshirské rudy, která poskytovala výtěžek 0,74 t olova 153 a
z toho 91 % bylo ve formě kovu a 9 % ve formě strusky a výparů. Toto množství vyžadovalo mezi 0,61 a 0,81 t
uhlí. Šestnáct vsázek rudy vyprodukovalo 11,5 t olova a 2 t strusky, obsahující 55 % Pb tak, že ztráty olova ve
strusce byly přinejmenším tak vysoké jako ve výhňové peci. Tyto strusky mohly být znovu zpracované ve
struskové výhni s železnými tavidly a uhlím. Kolem roku 1860 byly v provozu zdokonalené plamenné pece, ve
kterých se dosahovalo vyšších teplot a takových podmínek, že mohly být odpichovány spolu s olovem poměrně
bezolovnaté (černé) strusky. Do těchto pecí byly sázeny pouze pražené olovnaté rudy (viz obrázek 130).
TECHNOLOGIE 19. STOLETÍ
Ke konci 18. století bylo běžnou britskou praxí zpracovávat ve výhňových pecích galenitové koncentráty,
přestože na kontinentu redukci běžně předcházelo pražení v ohradách.152 Plamenné pražící pece byly zavedeny
166
do Alston Moor v roce 1810 a redukci předcházelo pražení ve výhňových pecích.154 Plamenná pec byla v této
době všeobecně používána v Derbyshire pro pražení a redukci, ale strusky byly stále zpracovávány ve struskové
výhni. Strusky z plamenné pece obsahovaly velký podíl olova ve formě síranu olovnatého (34 %), který byl
znovu zpracováván ve struskové výhni za použití vyšších teplot (viz tabulka 74). Ve Whitfield
v Northumberland bylo vápno vhazováno na strusky z plamenné pece za účelem „ochrany pracovníků proti
sálajícímu teplu“. Toto vápno mohlo být přeneseno do struskové výhně a začleněné do strusky, jak můžeme
vidět na analýzách z Matlock (viz tabulka 74).
130 Flintshirská plamenná nebo proudící pec na redukci zoxidovaných olověných rud (z Percy 153)
A horizontální řez, b vertikální řez na linii CD: podpěry z žáruvzdorných cihel v blízkosti můstku jsou
vyobrazeny tak, jak byly zanechány stavitelem, jejichž okraje se brzy v průběhu používání začaly opotřebovávat
Tabulka 74 Analýzy anglických olověných pyrometalurgických strusek a reziduí, vytvořených okolo roku
1836 P. Berthierem pro Dufrenoye154
Prvek
Množství, %
Výhňová
pec, Alston
SiO2
FeO
CaO
ZnO
Al2O3
28,5
25,0
24,0
10,6
7,0
PbO
MgO
PbSO4
PbS
CaF2
BaO
SO4
barva
3,0
Stopy
Výhňová
pec,
Grassington
3,0
4,5
34,0
Popílek,
Alston
Plamenná
pec, Redruth
5,6
3,4
35,0
22,5
19,0
6,0
3,5
13,8
Zahrnuto
v SiO2
10,2
12,0
Plamenná
pec, Matlock
17,8
4,5
Strusková
výheň,
Matlock
13,0
14,5
18,5
2,5
2,0
15,9
1,0
16,0
16,4
27,8
šedo-žlutá
(dostateně
CaF2)
13,4
30,0
7,0
65,6
1,4
černá
1,5
33,5
23,5
šedo-žlutá
(příliš málo
CaF2)
černá
(magnetická)
Je zajímavé poukázat na rozdíl mezi složení strusek ze dvou výhňových pecí v Alston a Grassington. Struska
z Alston je poměrně čistá (3,0 % PbO), zatímco struska z Grassington je převážně tvořená sulfidy olova a barya.
Pro posouzení relativní efektivity procesu potřebuje vědět více o objemu strusky, ale může se zdát, že vysoký
obsah barya v Grassington rudě činil oddělení olova od strusky obtížnou.
V roce 1831 Pattinson, který se stal známým jménem v olověném průmyslu vydal zprávu o technologiích
používaných na severu Anglie.155 Z této zprávy víme, že stranou od použití plamenné pece pro pražení proběhla
od 18. století pouze malá změna v používaných technologiích. Nicméně je jasné, že šachta ve struskových výhní
byla vyšší, zatímco kolem roku 1836 dosahovala 1,07 m ve srovnání s 0,56 m výšky výhňové pece. Toto je první
krok směrem k vodou opláštěné vysoké peci, používané v moderní době. Litinová jímka před odpichovým
otvorem byla rozdělena do dvou částí. První část byla vyplněna uhlíky a olovo mohl skrze ně klesat a odtékat
pod přepážkou a hromadit se v druhé polovině jímky, ze které bylo odebíráno. Černé strusce bylo umožněno
přetéci z první poloviny do pánve v korytu proudící vody, kde se začala drolit. Tímto způsobem bylo snadné
získat určité množství olova, které mohla struska obsahovat. Okolo roku 1850 byla do Mendips za účelem
přepracování římských a středověkých strusek zavedena španělská strusková výheň. 156 Tento proces byl
doprovázen obvyklým problémem struskových výhní a to ztrátou olova ve formě popílku a výparů. Pece měly
patu vyplněnou „uhlíky“ tím způsobem, že se přes ně mohlo filtrovat olovo, zatímco viskóznější struska vytékala
vrškem uhlíkového lože.
167
Pattinson155 poskytl určité ilustrace k pracovnímu objemu a produkci různých typů pecí. Zjistil, že použití
pražené rudy ve výhňové peci dávalo téměř o 50 % větší výtěžnost olova ve srovnání s rudou použitou v jejím
surovém stavu. Pokud šlo o Británii, ta zaměřovala svou cestu hlavně ekonomickým směrem za předpokladu, že
bylo v pražící fázi použito uhlí. Zatímco hlavním palivem výhňové pece byla rašelina, čas od času bylo použito
menší množství uhlí. V této době používaný koncentrát byl stále velmi bohatý (70 % Pb) a výhňová pec mohla
zpracovat 70 bušlů rudy (okolo 15 t) během jednoho týdne při osmi hodinových směnách, poskytující dobrý
výtěžek 10 t olova. To mohlo vyžadovat okolo osmi malých fůr rašeliny a 0,6 – 0,9 t uhlí.
Strusková výheň využívala pouze koks a vyžadovala 24 bušlů (okolo 200 kg) koksu na tunu vyrobeného olova,
které mohlo být vyrobeno během 14-16 hodinových směnách. Strusková výheň produkovala okolo jedné
třináctiny z celkové produkce olova. Nebyly přidávány žádné další tavidla, ale určité množství dalšího FeO a
Al2O3 mohlo pocházet z uhelného popelu. Strusková výheň byla použita za účelem zpracování výparů a dalšího
„odpadu“, stejně jako vysoká pec ve 20. století.
ZNOVUZÍSKÁVÁNÍ STŘÍBRA A JEHO RAFINACE
V tomto období v Evropě kolísal běžný obsah stříbra v olověných rudách mezi 60 a 750 g/t olova a když se
pohyboval v rozmezí 250-750 g/t, vyplatilo se vždy stříbro znovuzískávat. Tento proces byl prováděn kupelací,
při které se olovo oxidovalo na klejt (PbO) v kupelkách s kostním popelem (nebo „tests“) a drahé kovy byly
zanechány uprostřed kupelky ve formě přisedlých kapiček. Klejt byl původně redukován zpět na olovo ve
výhňové peci. Okolo roku 1780 využívaly některé hutě výhňové pece a plamennou pec s uhlím, jako redukčním
činidlem.150 Kolem roku 1831 bylo běžnou praxí provádět redukci klejtu druhým uvedeným způsobem, kdy
redukční pec se spíše podobala Flintshirské peci se svažující se nístějí směrem k odpichovému otvoru (viz
obrázek 131). Pec mohla zredukovat 24 t klejtu za týden, spotřebující přitom 180 kg uhlí na tunu vyrobeného
olova. Menší množství ztuhlé strusky bylo přetavováno ve struskové výhni.
131 Plamenná pec na redukci olova z klejtu používaná v Alston (z Dufrenoy50)
132 Dvojitá kupelační pec pro extrakci stříbra z olova vytvořená v Alston (z Dufrenoy50)
Kupelka nebo pohyblivá nístěj s kupelkou byla eliptického tvaru s jedním koncem více zahroceným než
s druhým (viz obrázek 132). Kupelka formovala ohniště uhlím poháněné plamenné pece, ale byla oddělená a
téměř celá mobilní. V zadní části pece byl ponechán otvor, skrze který mohla být vložena hubice měchu. V roce
1780 byly tuhé housky surového olova umístěny na nístěj a zahřívány pomocí uhlí z topeniště plamenné pece na
1000 – 1100°C a oxidovány proudem vzduchu z měchů.150 Sázení chladných housek surového železa nebylo
příliš dobré pro ohniště s kostním popelem a kolem roku 1830 bylo běžnou praxí sázet roztavené olovo z malé
železné kelímkové pece, umístěné po straně plamenné pece.155
Vsázka olova rychle zoxidovala na klejt, kterému bylo umožněno odtéct skrze otvor (vtok) v pohyblivé nístěji s
kupelkou v čele pece. Tento klejt ztuhlý do hrudek byl sebraný pro další redukci. Roztavené olovo bylo sázeno
podle potřeby a v roce 1831 po zpracování 4 t olova na klejt poskytlo 51 kg stříbrem bohatého olova
(obsahujícího okolo 2 % Ag) byla odstraněna pohyblivá nístěj s kupelkou a kov odlit do housek. Kupelka byla
nahrazena a vsázka znovu doplňována, dokud nebylo shromážděno zpracovatelné množství (3 t) stříbrem
bohatého olova. Toto olovo bylo zpracováno v nové kupelce s vydutějším dnem, poskytující koláč stříbra vážící
50-75 kg. Poslední klejt, kterému se podařilo opustit kupelku byl oddělen od zbytku, protože obsahoval více
stříbra, stejně tak jako kupelky samy o sobě. Tento klejt byl zpracován na konci roku. Ostatní kupelky byly
přetaveny ve struskové výhni s černou struskou, za vzniku znečištěného těžkého olova.
133 Výkres kotlů použitých v Pattinsonově procesu na obohacování stříbra v olovu; měřítko není úměrné
k hodnotám 1, 2, 3 na tomto dřevorytu (podle Percy153)
Rafinační pece zpracovaly kolem 4 t olova v intervalu 16-18 hodin nebo 24 t za týden. Na 1 t olovo bylo potřeba
okolo 150 kg uhlí. Může se zdát, že kolem 5 % stříbra bylo ztraceno v kupelce, klejtu nebo ve výparech, ale toto
množství bylo znovuzískáno při opětovné redukci. Před 19. století neprobíhala žádná rafinace (kromě
znovuzískávání stříbra) zejména proto, že bylo nízkoteplotními výhňovými pecemi a plamennou pecí dosaženo
relativně vysoké čistoty vyráběného olova. První velká vsázka byla přinesena samotným H. L. Pattinsonem a je
známá jako „Pattinsonův“ proces. Přestože se o ní nezmiňuje v jeho studii z roku 1831,155 musela být pouze
v jeho mysli, protože jeho patent je datovaný do roku 1833. Poté pracoval v Blaydon olověných hutích
168
vlastněných rodinou Beaumont, přičemž tyto hutě také navštívil Dufrenoy, který si povšimnul této
technologie,154 která se stala velmi známou, dokud nebyla nahrazena Parkesovým procesem. Přirozeně, že byl
Pattinson znepokojený vysokými náklady spojenými se znovuzískáváním stříbra kupelací a redukováním klejtu
zpět na olovo. Ve skutečnosti se mohl tento proces vyplatit pouze v případě, že obsah stříbra převyšoval 250 g/t,
zatímco obsahy stříbra v této době stále klesaly.
Pattinson nejprve uvažoval o destilaci olova, ale později vytušil, že další možný postup může být založen na
rozdílné hustotě stříbra a olova.157 Nicméně náhodně upustil na podlahu kelímek obsahující částečně ztuhlé
olovo a po odzkoušení prvotně ztuhlého olova a následně čerstvě ztuhlého olova zjistil, že ve druhém případě
obsahuje olovo více stříbra. V tomto spočíval princip celého procesu. Surové olovo (nebo olovo s příměsí
drahých kovů) vyteklo do litinových kotlů a teplota se pomalu snižovala, dokud nedošlo k částečnému
ztuhnutí.152 Tuhé olovo bylo pomocí děrované naběračky vyjmuto z horní části kotle a pod ním zůstal kov
s vysokým obsahem stříbra, který byl kupelován. Samozřejmě, že použití tohoto procesu bylo založeno na
principu zpětného proudu, kdy obohacené olovo odcházelo jedním způsobem a ochuzené olovo jiným způsobem.
Dufrenoy ukazuje rafinační huť s pěti kotli, zatímco Percy s devíti kotly (viz obrázek 133). Nacházelo se zde
sedm opravdových rafinačních kotlíků a původní olovo obsahující 250 g/t stříbra bylo umístěno v prostředním
kotlíku. Ochuzené olovo se postupně přesouvalo ke kotlíku č. 7 a obohacené ke kotlíku č. 1. Další olovo bylo
přidáváno do č. 4 a celý proces se opakoval poměrně komplikovaným způsobem, dokud to neskončilo u
obohaceného olova, obsahujícího 5000 – 5300 g/t na jedné straně a ochuzeným olovem s pouze 12 – 15 g/t na
druhé straně. Všechny kotlíky byly zahřívány uhlím takovým způsobem, že tavení a ochlazování mohlo být
nezávisle kontrolováno.
Parkesův proces byl patentován v roce 1850 a zahrnuje tvorbu sloučenin Ag-Zn, které vyplouvají na povrch a
mohou být stírány. Zinek mohl být odstraněn odpařením pod vakuem a zbylé sraženiny bohaté na stříbro mohly
být kupelovány. V dalších postupech, které byly používány, jedna spočívala na mechanismu výhňových pecí –
Newmanova výheň – která byla v provozu v Newcastle i v tak pozdním období, jako v roce 1960: strusková
výheň se stala vodou opláštěnou vysokou pecí a pražení rudy bylo obvykle prováděno v Dwight-Lloydově
aglomeračním zařízení. Základní kovové nečistoty jsou v tomto případě odstraněny oxidací a chemickými
procesy, zahrnující reakce mezi určitými prvky a příměsemi ve vsázce, jako je hydroxid sodný.
STAVEBNÍ POZŮSTATKY
V Británii jsou přinejmenším až do dnešní doby stále patrné významné pozůstatky dřívějších procesů. 158 Mnoho
ze starých hutních mlýnů bylo přeměněno na jiné využití a jiné se zachovaly v troskách. Dlouhé kouřové kanály
se v mnoha případech vinou napříč venkovskou krajinou, končící v komínech na vhodných vrcholcích kopců.159
Komín z Langley Mill stále stojí; tento sytém byl vybudován mezi lety 1795 a 1806 pravděpodobně kvůli
stížnostem veřejnosti z otrávených pozemků v blízkosti mlýnu. Ale dobře provedený komín a kouřový kanál byl
sám o sobě filtr proudu plynu a patřičně vybudovaný mohl sloužit i opakovaně. Ten nejlepší, jako ten co sloužil
hutníkům z Rookhope (hrabství Durham) měl malé nádrže v různých úrovních na svahu kopce a voda z nich
mohla být odkloněna do kouřového kanálu a spláchnout tak usazeniny do sedimentačních komor v huti.
Jednotlivý roční zisk z jednoho těchto systémů se rovnal 70 % původních nákladů.
V Yorkshire můžeme stále spatřit dispozice některých typických úpraven rudy. 158 Mnoho z nich mělo výhňové a
struskové pece poháněné vodními koly a sousedící s pražící budovou. Některé úpravny používaly pro pražení
plamenné pece. Kouřové kanály jsou ve velkém množství dobře zřetelné a mohou být také spatřeny pozůstatky
mokrých spletitých Stokoe kondenzátorů, zavedených kolem roku 1850. V Yorkshirských úpravnách se
neobjevují žádné doklady odstříbřovácích procesů. To je částečně zaviněno tím, že rudy z Yorkshire dosahovaly
velmi nízkých koncentrací stříbra, ale hlavně proto, že úpravny byly zřízeny tam, kde mohly primárně využívat
výhod z místních zdrojů paliva a vody. Jejich objekt sloužil, jak jen bylo možné a co nejlevněji ke
znovuzískávání kovů a za tímto účelem byla nejvhodnější výhňová pec. Tato funkce byla hlavním smyslem
výhňové peci v moderních závodech. Další hutě na olovo vyžadovaly jako palivo uhlí a proto bylo nejlepší se
vrátit do mnohem lépe lokalizovaných rafinerií.
Cín a jeho využití
Hlavní pokrok v tomto období spočíval ve využití plamenné pece v pyrometalurgické výrobě, ale stejně jako u
jiných neželezných kovů, procházela pec postupným vývojem. Potřebné palivo k výrobě 1 t cínu dosahovalo
169
mnohem nižších hodnot než při výrobě mědi, protože při výrobě mědi byla zapotřebí pouze jedna operace, tj.
redukční tavení oxidu cínu (kasiteritu). Protože čistota sedimentární rudy vyla vysoká, nebylo zapotřebí žádné
pražení, ale později, se zvyšujícím využitím těžené žilní rudy bylo zavedeno pražení, za účelem zbavení se
některých nečistot jako je arzen.
S velkou pravděpodobností v roce 1698, kdy Celia Fienes uskutečnila svou návštěvu do Cornwallu, bylo hlavní
metodou pyrometalurgické výroby cínu tavba ve vysokých pecích (dmýchacích domech). 160 Spatřila, že ruda a
palivo bylo sázeno společně. Ruda byla nejprve zasucha drcena ve stoupách „tak najemno jako nejkvalitnější
písek“ a cín z předpecí byl nabírán do forem. Palivem bylo v tomto případě dřevo, rašelina a dřevěné uhlí, ve
všech případech pocházející z místních zdrojů, ale v počátcích 18. století byly nárokovány nejrůznější patenty na
využití uhlí při plamenném procesu v pyrometalurgické výrobě neželezných kovů. Welšské černé uhlí bylo
používáno v letech 1703-1704 k tavení cínové rudy v plamenné peci v Newham a Corwallu při rychlosti 1,78
t/den. Kolem roku 1711 byl cín ve značném množství redukován v Calenick, přičemž velká část z něho byla
vyráběna v plamenné peci využívající uhlí.161 Toto bezpochyby vyústilo ve značné znečištění a bylo jedním
z důvodů nespokojenosti londýnských výrobců cínového nádobí, pokazující se nízkou kvalitu cínových slitin.
Vysoká pec používaná v Cornwallu v roce 1728, vyobrazená na obrázku 134 se od období Agricoly nepatrně
změnila. Byla známá jako „Hrad“, vzhledem k její masivní kamenné konstrukci.162 Během 12 hodinového
procesu pojmula 18-24 šedesáti galonů pecks (dutá míra, asi 8,81 l) dřevěného uhlí (kolem 1150 kg) k vytavení
8-12 cwt (500 kg) cínové rudy, což je úměrné k poměru paliva a rudy 2,5:1, výrazně odlišné od 20:1 v případě
mědi.
Upřednostňování vysoké pece na kontinentu je opět patrné u Diderota v roce 1760, kde jedinou vyobrazenou
vysokou pecí je redukční pec na cín. Ta je pravděpodobně velmi podobná cornwallskému vzoru, ale Diderot
uvádí pouze vnější čelní pohled.87 Nicméně je z toho jasné, že jeho pec obsahuje nějakým způsobem labyrint nad
šachtou k lapači prachu, předtím, než jsou produkty spalování vyprodukovány malým komínem do atmosféry.
Oxidy cínu dolované v rudných žílách byly ve velké míře dolovány od poloviny 18. století, když se stalo čerpání
ekonomicky možným s rozvojem parního stroje. V sedimentárních ložiscích podléhal arsen a další nečistoty
selektivnímu zvětrávání, ale u cínu vyskytujícího se v žílách to nebylo možné a je jasné, že zvyšující se množství
nečistot bylo spojené s prodejem cínu. To bylo dalším důvodem ke stížnostem londýnských výrobců cínového
nádobí. Tento problém byl překonán dvěma způsoby. První spočíval v žíhání minerálu a oxidaci arzenu převážně
na arzenopyrit. Diderot vyobrazuje pražící pece s dlouhými usazovacími komorami podobným těm
v olovnářských kouřových kanálech v jeho obrázku, popisující výrobu kobaltu a arsenu. Detaily cornwallských
pražících pecí byly udány Earlem.163 Tyto pece umožnily určitou mírou znovuzískat arsen ve formě oxidu.
Dřívější zpracovatelé a výrobci cínu se nemohly propíráním zbavit pyritu (FeS) a arsenopyritu (FeAsS), protože
jejich charakteristická měrné hmotnosti byly příliš blízko té kasiteritu (5-5,2 a 5,9-6,2 ve srovnání s 6,8-7,0 pro
SnO2). To znamenalo, že koncentrát byl pražen za účelem oxidace těchto minerálů na oxidy železa, za uvolnění
oxidu arzenitého oxidu siřičitého. Železo mohlo být po pražení z kasiteritu odstraněno běžnými propíracími
procesy. Na pražení cínu byla používána obdélníková žíhací pec, v níž bylo dřevěné palivo vloženo do spodní
části (pod ohništěm) a rudy byly vystaveny pouze zplodinám hoření ve výše položeném patře. Ve střeše nad ním
byl umístěn sázecí otvor a míchání hřeblem probíhalo z čelního otvoru, které jinak sloužilo jako otvor pro
odsávání plynů a vykládku vypražené rudy. Arzen byl znovuzískáván z dlouhých horizontálních kouřových
kanálů ve formě oxidu arsenitého, který byl redukován a kondenzován ve speciálních pecích.164
134 Vysoká pec pro pyrometalurgickou výrobu cínu v Cornwallu (podle Pryce162)
Kolem roku 1829 byly zavedena Bruntonova kalcinační pec. 165 Pozůstatky tohoto provozu mohou být stále
spatřeny v troskách cornwallských hutí. Pec byla tvořena otáčivým základem, dosahující kolem 3,6 m
v průměru, mající soubor dvou zešikmených topenišť a byly intenzivně využívány v Cornwallu, dokud nebyla ve
20. letech 20. století nahrazena flotací.
Kobalt jako chemický prvek byl poprvé vyroben (nevědomě) Brandtem v roce 1742 a určen jako kov
Bergmanem v roce 1780. Kobalt byl nicméně vždy běžnou nečistotou při extrakce neželezných kovů 166 a
upravená ruda z Cornwallského dolu v Dolcoath obsahovala 0,5 % Co. Cobalt mohl být znovuzískáván
170
z praženého arzenopyritu také během žíhání CoAs oxidovaného na stabilní arseničnan.166 Ten byl zanechán po
redukci jako míšeň a některé materiály z Cornwallu měly následující procentuální složení:
Fe
As
Co
53,0
18,0
4,4
W
S
Sn
3,5
2,50
16,25
Obsažený cínu nebyl pravděpodobně ve formě sloučeniny, ale mechanicky zadržen. Tyto sloučeniny byly v rané
metalurgii docela běžné a mohly být použity jako tvrdící přísady do mědí. Neliší se zároveň od černého niela,
používaného jako tmavé pozadí v uměleckých kovových pracích pro kontrast se zlatem a stříbrem.
Hlavní nečistotou v pyrometalurgicky vyrobeném cínu byla „dutá hlava“, intermetalická sloučenina FeSn. Tato
sloučenina byla obvykle odstraněna „zahušťováním“, podobnému flapping v rafinaci mědi, při které jsou
nečistoty selektivně oxidovány při pomalém lití kovu skrze vzduch.
Jakmile přestalo být dřevo a rašelina volně dostupné, všechny výhody, které měla vysoká pec oproti plamenné
peci, přestaly nadále existovat. Tato výhoda samozřejmě spočívala ve v možnosti vyrábět čistší cín, který mohl
být prodán za vyšší cenu. Použití méně čistších rud a uhlí jako paliva, bylo považováno za určitý druh rafinační
operace a hutě začaly být mnohem složitější. Cornwallský cín byl redukován v plamenné peci již tak brzy jako
v roce 1704 a pravděpodobně ještě dříve. V roce 1778 byla konstrukce plamenné pece úplně stejná jako ta
používaná na měď v Hayle – jedna z mnoha Cornwallských lokalit měděných hutí. Máme k dispozici výkres a
průřezový nárys této pece162 (viz obrázek 119) a můžeme proto předpokládat, že tvar pece byl přinejmenším od
roku 1738 prakticky nezměněn, přičemž byla tato pec používána nedaleko Bristolu pro výrobu mědi a mosazi. 149
Použití uhlí v plamenné peci, kde mohlo být nezbytné jeho promíšení s rudou, pomohlo zvednout její nízkou
kvalitu, kterou měli v neoblibě výrobci cínového nádobí. Postupně se technologie zdokonalily a
pyrometalurgická výroba se začala koncentrovat mezi menší množství hutí. V roce 1794 měly hutě v Calenick
(Truro) deset pecí.167 Struska z této lokality vykazovala složení odrážející nižší čistotu rudy, redukované v těchto
pecích. Je pravděpodobné, že železo v nějaké formě bylo přidáváno jako tavidlo.
Zatímco měď odcházela prostřednictvím několika operací v průběhu pyrometalurgické výroby, která byla
prováděna v několika plamenných pecích nepatrně se vzájemně lišících ve velikosti a tvaru, cín mohl být
přeměněn z rudy na kov v jedné operaci, využívající pouze jedinou pec. To činilo huť mnohem jednodušší a
požadavky na palivo byly také mnohem nižší, a proto zde nebyl žádný ekonomický důvod k přesunutí hutí do
uhelných revírů právě v době, kdy plamenná pec začala nahrazovat dmýchací domy. Později byly nicméně
patrné její výhody, zejména při redukci ryzí sedimentární cínové rudy a poslední dmýchací dům ukončil svou
činnost až přibližně kolem roku 1840.
V Británii v počátečních letech 19. století zvyšovalo mnoho hutí svou produkci a během této doby byl velký
podíl cínové rudy dovážen. Později se nicméně řádově snižovaly v jiných zemích, zejména těch v Malay Straits,
které se vybudovaly své vlastní hutě. Pozvolna byly uzavřeny hutě v Cornwallu, zanechávající pouze jedinou
huť v Británii nedaleko Liverpoolu, příhodně v oblasti s dosažitelnou dopravou rudy a paliva po moři.
Použití cínu na cínování železa se postupně stalo významným odvětvím průmyslu, protože pocínované nádoby
začaly nahrazovat mnohem křehčí sklo a keramiku. Nicméně v Německu, v zemi jejího zrodu došlo ke
značnému úpadku průmyslu do takové míry, že v Wunsiedel v roce 1785 zůstal pouze jeden podnik, který
vyráběl lžíce z cínovaného železa, které byly zmiňovaným polotovarem v sociální nabídce mezi stříbrným
nádobím a příbory bohatých a dřevěnými lžícemi chudých. 168
V 17. a 18. století se různé evropské země pokoušely začít být nezávislé ve výrobě cínovaných plechů a Francie
vlastnila v roce 1665 hutě v Beaumont v Franche-Comté a jednu v roce 1695 v Chenecey, využívající anglický
cín a která byla schopná vyrábět 800 barelů za rok. 169 Průmysl zde také postupně upadal, protože britský
cínařský průmysl začal postupně pohlcovat celý evropský trh. O britském cínařském průmyslu se obecně
uvažuje, že začal v roce 1665 s návštěvou britského průmyslníka Andrewa Yarratona v Sasku. Objevil zde
odbytiště pro produkci jeho železáren v jihozápadní Anglii, spolu s Cornwallským cínem. Je nepravděpodobné,
že by tato návštěva měla nějaký okamžitý efekt, ale ve 20. letech 18. století John Hanbury, který vyráběl cínový
171
plech v Pontypool ve Walesu, bezpochyby přispěl v roce 1706 odvodem daně z dovozu.170 Wales byl
bezpochyby v importním clu, vybíranému v roce 1706.
135 Pokovování železných plechů cínem (z Diderot87)
Mimo použití válcovacích stolic a válcování tenkých plechů technologií zdvojováním a válcováním
v osmiválcích se technologie od popisu v kapitole 8 na straně 105 výrazně nezměnila. V některých případech
byly použity tři cínovací nádoby, tj. prohřívací nádoba, ve které byly vyčištěné plechy umístěny po dobu jedné
hodiny, čistící nádoba, ve které byly plechy ponořeny pro zajištění rovnoměrnějšího pokovení a „list“ nádoba, ve
které byly ponořeny spodní okraje plechu za účelem odstranění přebytečného cínu. Oddělená mazací nádoba, ve
které plechy stály po dobu jedné hodiny, byla zavedena Mosleym v roce 1745. Celý tento postup se stal známý
jako „Velšský proces“ (viz obrázek 135).
Minerální kyseliny (kyselina sírová a kyselina chlorovodíková) postupně nahradily v moření kovů fermenty.
V roce 1818 bylo stále upřednostňováno použití dřevěného uhlí, vzhledem k jeho nižšímu obsahu vzniklé
strusky. Plechy byly omořeny a zahřáty v odkujovací peci a následně za účelem rozrušení okují zastudena
válcovány mezi válci s 75 cm v průměru. Plechy byly následně opět mořeny ve zkvašených otrubách, následně
v kyselině sírové v olovem plátované nádrži při normální tělesné teplotě. Plechy byly skladováno v chladné
vodě, předtím než byly na 1,5 hodiny ponořeny do železné nádoby, zaplněné cínem nízké čistoty, pokrytého 15
cm silnou vrstvou loje. Plechy byly namazané tukem a znovu ponořeny do čisté nádoby, která obsahovala 0,5 t
velmi čistého, zrnitého cínu. Jedna třetina tohoto cínu byla nahrazena každých 60-70 van s 225 plechy a následně
vyjmuté plechy byly vloženy do první cínovací nádoby. Plechy byly vzhledem k finálnímu moření jednotlivě
kartáčovány před ponořením do mazací nádoby, která odstranila přebytek cínu a vyrovnala vrstvu pokovení.
Plechy byl následně ochlazeny a silná vrstva na spodní hraně odstraněna v „list“ nádobě, která byla pouze 0,65
cm hluboká.
Pocínovaný plech z roku 1824 byl tvořen železným plechem silným 0,47 mm a obsahující 0,013 mm silnou
vrstvu 99,92% Sn na každé straně. To odpovídá 75 kg železných plechů na jednu vanu s 225 plechy, pokrytého
cínem vážícím 3,9 kg. V roce 1800 existovalo v západní Británii 11 hutí s fungujícím exportním obchodem,
vzhledem k dostupnosti levného uhlím vyráběného svářkového železa a místního cornwallského cínu. Postupně
se stával proces stále větší mírou mechanizovaný, využívající kyselinu sírovou pro moření kovů a palmový olej
místo loje. Chlorid zinečnatý byl používán jako tavidlo a pro snižování tloušťky pokovení na polovinu. Průmysl
se rozrůstal takovou měrou, že v roce 1882 roční produkce dosahovala 7,5 milionů van, každá s 47 kg, přičemž
4,5 milionu z nich bylo exportováno. Přestože všechny tyto plechy byly vyrobeny z domácky získaného železa a
oceli, byla v této době velká část cínu dovážena z Malay straits. Poté v důsledku uvalení celních tarifů
dovážejícími zeměmi jaksi poklesl odbyt průmyslu a jeho budoucnost po letech 1914-1918 byla z velké části
závislá na vývoji pokračujícího ocelářského plechařského průmyslu.
Odkazy
1 G. HAMMERSLEY: The charcoal iron industry and its fuel; 1540 to 1750“, Econ. Hist. Rev., 1973, 26, 593613.
2 G. WEBSTER: Ant. J., 1955, 35, 199.
3 T. DAFF: Bull. HMG, 1972, 6, 1.
4 DUD DUDLEY: „Metallum Martis“, 1665, London.
5 E. N. SIMONS: Metallurgia, 1956, 55, 21.
6 R. A. MOTT: ibid., 1957, 56, 296.
7 G. R. MORTON and M. D. G. WANKL YN: J. West Mid Reg Studies., 1967, 1, (1), 48.
8 V chemickém pojmenování jsou strusky s SiO2 (písek) kyselé a s CaO (vápenec) a MgO zásadité: strusky
úměrně vysoce zásadité jsou více schopné absorbovat síru a držet ji mimo surové železo, než mnohem kyselejší
strusky s nižším obsahem vápence. Kromě toho báze nahrazují ve strusce železo a z toho důvodu poskytují vyšší
výtěžek. V dalším případě kyselejší strusky s menším množstvím vápence a větším množstvím železa mají nižší
teploty tání a jsou v tekutém stavu mnohem snadněji odstranitelné z pece. Zde uváděná „bazicita“ je výsledkem
rozdělování součtu obsahů CaO a MgO s obsahem SiO2.
172
9 R. A. MOTT: TNS, 1957-59, 31, 49.
10 R. W. BUNSEN and LORD LYON PLAYFAIR: The gases evolved from iron furnaces with reference to the
theory of the smelting of iron“, 1845, Cambridge, British Association.
11 G. JARS: „Voyages Metallurgiques“, 1774-81, 3 vols., Lyon.
12 A. RAISTRICK: „Dynasty of iron founders; the Darbys of Coalbrookdale“, 1953, London.
13 G. R. MORTON and A. F. MOSELEY: West Mid. Reg. Studies, 1970, Special Publication No.2.
14 W. H. SANSOM: Metallurgia, 1962,65,165 Backbarrow accounts 1713-19 University of Newcastle Library.
15 R. A. MOTT: TNS, 1957-59, 31, 271.
16 R. A. LEWIS: Thesis, 1949, Birmingham University; see also, N. MUTTON: Bull. HMG, 1966, 1, (6).
17 A. RAISTRICK: op. cit., 241.
18 R. A. MOTT: TNS, 1959-60, 32, 43, Pl. V.
19 R. A. MOTT: TNS, 1957-59, 31, 49.
20 G. R. MORTON and W. A. SMITH: J. Iron Steel Inst., 1966, 204, 661.
21 G. JARS: op. cit., vol. 1, 46.
22 R. A. MOTT: op. cit., 81.
23 G. R. MORTON and N. MUTTON: J. Iron Steel Inst., 1967, 205, 722.
24 C. S. SMITH (ed.): „Sources for the history ofthe science of steel; 1532-1786“, 1968, London, MIT Press
jointly with Soc. for History of Technology.
25 G. R. MORTON and J. GOULD: J. Iron Steel Inst., 1967, 205, 237.
26 T. H. TURNER: ibid., 1912, 85, (1), 203.
27 Kelp je popel z mořské řasy, bohatý na obsah sodíku.
28 W. H. CHALONER: E. A. News, 1948-49, 27, 194, 213.
29 G. R. MORTON and N. MUTTON: op. cit., 725.
30 W. H. GREENWOOD: „A manual of metallurgy“, 2 ed., c. 1870, London, Collins.
31 W. K. V. GALE: „Notes on the Black Country iron trade“, TNS, 1943-45, 24, 13-26.
32 Patent č. 7778, 1838.
33 TREVOR DAFF: „The early English iron patents; 1600- 1850“, Bull. HMG, 1972, 6, (1), 1-18.
34 W. K. V. GALE: „The British Iron and Steel Industry“, 1967, Newton Abbot, DAVID AND CHARLES, 66.
35 E. GREGORY: „Metallurgy“, 20, 1931, London, Blackie.
36 H. G. BAKER: TNS, 1943-45, 24, 113.
37 R. F. TYLECOTE et al.: J. Iron Steel Inst., 1965, 203, 867; see also T. R. SLATER: Indust. Arch., 1973, 10,
(3), 318.
38 A. FELL: „The early iron industry of Furness and District“, 1908, 2nd ed., 1968, Ulverston.
39 J. H. LEWIS: „The charcoal-fired blast furnaces of Scot land; a review“, PSAS, 1984, 114, 433-479.
40 JAMES DINN: „Dyfi furnace excavations; 1982-87“ ,Post-Med. Arch., 1988, 22, 111-142.
41 Osobní komunikace s W. H. Bailey, který objevil tuto lokalitu v roce 1963; krátká zpráva o tomto nálezu je v
Bull. HMG, 1964, 1, (3), 3.
42 P. RIDEN: „The ironworks at Alderwasley and Morley Park, Derby“, Arch. J. 1988, 108, 77-107.
43 L. KRULIS: RHS, 1967, 8, (4), 245.
173
44 L. JENICEK: „Metal founding through the ages in Czechoslovak territory“, 1963, Prague.
45 G. R. MORTON: J. Iron Steel Inst., 1962, 200, 444.
46 G. JARS: op. cit., vol. 1, 29.
47 G. JARS: op. cit., vol. 1, 128.
48 E. STRAKER: „Wealden Iron“, 1930, London, 2ed. 1969, 343.
49 G. JARS: op. cit., 160.
50 M. DUFRENOY: „Voyage Métallurgiqueen Angleterre, 2 volumes and atlas of plates“, 1837, Paris.
51 J. GIBBONS: „Practical remarks on the construction of the Staffordshire blast furnace“, 1839, Corbyn´s Hall,
Staffordshire.
52 ANON.: „Bosh tuyeres at Ditton Brook, Warrington“, JISI, 1873, (1), 316-317.
53 R. T. KINGDON: „One hundred years of blast furnace development“, JHMS, 1987, 21, (2), 63-76.
54 W. K. V. GALE: „The Black Country iron industry“, 1966, London, The Iron and Steel Institute.
55 G. D. ELLIOT: „lronmaking at the Appleby Frodingham works of the United Steel Co.´s Ltd´, ISI Spec. Rep.
No. 30, London, 1944.
56 R. F. TYLECOTE: „From pot bellows to tuyeres“, Levant, 1982, 13, 107-118.
57 G. AGRICOLA: „De Re Metallica“, 1912, London, (2 ed., 1950, New York).
58 R. PLOT: „The natural history of Staffordshire“, 1686, Oxford.
59 W. BROWN: E. A. News, 1958, 37, (429), 61; (430), 88.
60 G. R. MORTON: J. Iron Steel Inst., 1962, 200, 444.
61 R. A. MOTT: op. cit., 271, plate 27.
62 Viz článek John a Joseph Farey v „Pantalogia“, 1802- 13, vol. IV.
63 J. GJERS: J. Iron Steel Inst., 1870-71, 2, 202.
64 J. GARILLOT: RHS, 1966, 7, (3), 163.
65 G. R. MORTON: J. Iron Steel Inst., 1967, 205, 443.
66 R. D. CORRINS: Ind. Arch., 1970, 7, (3), 233
67 J. PERCY: „Metallurgy; iron and steel“, 428, 1864
68 J. PERCY: op. cit., 399.
69 W. E. OSGERBY: J. Iron Steel Inst., 1962, 200, 1.
70 D. W. CROSSLEY and B. TRINDER: „The Ferriera at Pescia Fiorentina, Tuscany“, lronbridge, 1983.
71 J. GARILLOT: RHS, 1966, 8, (2), 95.
72 G. JARS: op. cit., vol. 1, 160, 270.
73 H. B. HEWLETT: „The Quarries“, Stanton Ironworks Co., 1935, 27.
74 J. PERCY: op. cit., 376.
75 J. GJERS: op. cit.
76 G. JARS: op. cit., vol. 1, 93.
77 G. JARS: op. cit., vol. 1, 235.
78 J. PERCY: „Metallurgy; refractories and fuels“, 1875, 431.
79 DAVID GALE: osobní komunikace, 1989.
80 D. CRANSTONE: „Early coke ovens; a note´, JHMS, 1989, 23, (2), 120-122.
174
81 J. R. M. LYNE: Bull. HMG, 1972, 6, 19.
82 B. McCALL: Ind. Arch., 1971, 8, (1), 52.
83 W. H. CHALONER: op. cit.
84 G. R. MORTON and W. A. SMITH: op. cit., 665.
85 G. JARS: op. cit., vol. 1, 213
86 R. A. F. de REAUMUR: „L“ art de convertirle ferforge en acier et “art d“adoucir le fer fondu“, 1722, Paris;
there is an English translation; „Reaumur“s memoirs on steel and iron“, (eds. A. G. Sisco and C. S. Smith), 1956,
Chicago, Chicago University Press.
87 D. DIDEROT and J. D“ ALEMBERT: „Encyc!opedie ou dictionnaire raisonne des Sciences, des arts et des
metiers“, 1771-80, Paris.
88 D. H. WOOD: E. A. News, 1949, 28, 437, 461.
89 T. A. WERTIME: „The coming of the age of steel“, 1961, Chicago, 177.
90 M. DUFRENOY: op. cit., vol. 1, 319.
91 C. McCOMBE: ITJ, Oct. 10, 1968, 581.
92 J. PERCY: „Metallurgy; iron and steel“, 278.
93 J. A. W. BUSCH: Bull. HMG, 1972, 6, 28.
94 P. TEMIN: „Iron and steel in nineteenth century America“, 1967, London.
95 D. FORBES: J. Iron Steellnst., 1870-1, 11, 126.
96 I. KRULI5-RANDA: Blatter für Technik geschichte, (Wien), 1963, 25, 31
97 G. R. MORTON and W. A. SMITH: op. cit., 671.
98 M. DUFRENOY: op. cit., vol. 2, plate III.
99 J. W. HALL: TNS, 1927-28, 8, 40.
100 H. W. DICKENSON: „John Wilkinson-ironmaster“, 57, 1914, Ulverston.
101 G. R. MORTON and N. MUTTON: op. cit., 724.
102 M.D. FREEMAN: Ind. Arch., 1971, 8, (1), 63.
103 W. K. V. GALE: (see Ref. 34), 83.
104 D. S. BUTLER and C. F. TEBBUTI: „A Wealden cannon boring bar“, Post-Med. Arch., 1975, 9, 38-41.
105 M. H. JACKSON and C. de BEER: „Eighteenth century gunfounding“, 1973, Newton Abbot, David and
Charles.
106 JOHN WILKINSON: Patent No. 1063, 1774.
107 G. JARS: op. cit., vol. 1, 169.
108 G. JARS: op. cit., vol. 1, 133.
109 G. JARS: op. cit., vol. 1, 49 .
110 D. BROWNLIE and BARON de LA VELEYS: J. I ron Steel Inst., 1930, 121, 474, (discussion by H. W.
Dickenson).
111 G. JARS: op. cit., vol. l, 232.
112 Anon: E. A. News, 1949, 28, (327), 390; (329), 433.
113 G. JARS: op. cit., vol. 1, 151.
114 K. C. BARRACLOUGH: „Early steelmaking in the Sheffield area“, 1968, Steel Times Annual Review.
115 K. C. BARRACLOUGH: „Steelmaking before Bessemer“, 2 vols., Metals Soc. London, 1984.
175
116 K. C. BARRACLOUGH: Bull. HMG, 1967, 1, (8), 24.
117 K. C. BARRACLOUGH: J. Iron Steel Inst., 1971, 209,785, 952
118 K. KIRNBAUER: „Copper in Nature, Technique, Art etc.“, 40, 1966, Hamburg, Norddeutsche Affinerie.
119 L. U. SALKIELD: „A technical history of the Rio Tinto Mines; some notes on the exploitation from prePhoenician times to the 1950s“, (ed. M. J. Cahalan), Inst. Min. and Met., London, 1987.
120 G. A. SCHLUTER: „Essais de Mines et des Metaux“, 2 vols., 1764, Paris, (French translation from the
German originally published in Braunschweig in 1738).
121 S. LINDROTH: „Gruvbrytning och Kopparhantering The Industrial Revolution: AD 1720-1850 163 vid
Stora Kopparberget intill 1800-talets borjan“, 2 vols., 1955, Uppsala.
122 JOHN FISHER: „Commercial relations between Spain and Spanish America in the era of free trade, 17781796“, Univ. Liverpool Centre for Latin American Stud. Mono. 13, 1985.
123 BASIL HALL: journal written on the coasts of Chili, Peru and Mexico in the years 1820, 21 and 22´, 1826,
Edinburgh, Constable, 10-11.
124 N. CUOMO DICAPRIO and A. STORTI: „Ordinamenta Super Arte Fossa rum Rameriae et Argenteria
Civitatis Massae“, In: „The crafts of the Blacksmith“, (eds. B. G. SCOTT and H. F. CLEERE), 1984, Belfast,
149-152.
125 B. HANSEL and H. D. SCHULZE: „Friihe Kupferverhiittung auf Helgoland“ ,Spektrum der Wissenschaft,
1980, Feb., 11-20.
126 D. W. HOPKINS: Bull. HMG, 1971, 5, (1), 6.
127 J. NAPIER: Phil. Mag, 1852, 4, 45, 192, 262, 345, 453; 1853, 5, 30, 175, 345, 486.
128 J. H. VIVIAN: „An account of the process of copper smelting as conducted at the Hafod Copper Works,
Swansea“, Feb. 1823, Annals of Philosophy.
129 I. KRULIS: Z dejn vied s techniky na Slovenska, 1966, 4, 77.
130 J. R. HARRIS: „The Copper king“, 1964, Liverpool.
131 B. C. BLAKE-COLEMAN and R. YORKE: „Faraday and electrical conductors; 1821-1831“, IEE Proc.
1981, 128A, (6), 463-471 (Je jasné, že v této době uživatelé měděných drátů nevědeli, jaký mají vliv nešistoty na
vodivost mědi).
132 H. R. SCHUBERT:]. Iron Steel Inst., 1959, 193, 1; this is exactly the same as that shown by Schluter (op.
cit.) in his Fig. XX.
133 DIDEROT: (see Ref. 87).
134 JOAN DAY: „Bristol Brass; the history of the industry“, 1973, Newton Abbot.
135 S. W. K. MORGAN: Chem. and Ind., May 16, 1959, 614.
136 E. J. COCKS and B. WALTERS: „A history of the zinc smelting industry in Britain“, 1968, London,
Harrap.
137 H. W. DICKENSON: TNS, 1943-4, 24, 27.
138 C. CAPLE and S. E. WARREN: „Technical observations on the method of production and alloy
composition of pins“, Proc. 22nd Symp. on Archaeometry, Bradford, 1982, 273-278.
139 R. F. TYLECOTE: Post-Med. Arch., 1972, 6, 183.
140 A. THOUVENJN: Rev.d“hist.desMinesMet., 1970, 2, (1), 101.
141 G. VANPRAAGH: „Tregganuwhitebrass“, JHMS, 1979, 13, (2), 95-97.
142 M. BEY AN-EVANS: Flintshire Hist. Soc. Publ., 1960, 18, 75.
143 M. BEY AN-EVANS: ibid., 1961, 19, 32-60.
176
144 J. MARTYN: Phil Trans. Roy. Soc., 1729,36, 22
145 A. RAISTRICK and B. JENNINGS: „A history of lead mining in the Pennines“, 1965, London, Longmans.
146 G. AGRICOLA: „De Re Metallica“, (translation from 1556 edition by H. C. and L. H. Hoover), 1912,
London.
147 I. KRULIS: Z dejin vied a techniky na Slovenska, 1966, 4, 77.
148 G. JARS: „Voyages Metallurgiques“, 535 et seq, vol. 2, 1774-81, Lyon.
149 C. A. SCHLUTER: „Grundlicher Unterricht von Hutte Werken nebst einen vollstandigem Probier-Buch“
1738, Braunschwieg.
150 J. MULCASTER: „An account of the method of smelting lead ore as it is practiced in the northern part of
England“, MS in Lit. and Phil. Soc. Library, Newcastle; transcribed in Bull. HMG, 1971, 5, (2); a similar MS is
in the Central Reference Library, Wigan, Lancashire by the same author which is slightly more extensive and
dated to 1806 (see editorial note in Bull. HMG, 1971, 5, (2)).
151 F. J. MONKHOUSE: Trans. Inst. Mining and Met., 1940, 49, 701.
152 D. DIDEROT and J. D“ ALEMBERT: „Encydopedie, ou Dictionnaire Raisonne des Sciences, des Arts et
des Metiers“.
153 J. PERCY: „The Metallurgy of Lead“, 1870, London.
154 M. DUFRENOY et al.: „Voyage metallurgique en Angleterre“, 2 ed., 1837,2 vols., Paris.
155 H. L. PATTINSON: Trans. Nat. Hist. Soc. Northumberland, Durham, and Newcastle, 1831, 2, 152.
156 H. C. SALMON: „Lead smelting on Mendip“, Min. And Smelting Mag., 1864, 16, 1321-8.
157 E. E. AYNSLEY and W. A. CAMPBELL: Chem. and Ind, 1958, 1498.
158 R. T. CLOUGH: „The lead smelting mills oft he Yorkshire Dales“, 1962, Leeds.
159 D. G. TUCKER: Bull. HMG, 1972, 6, (2), 1.
160 C. MORRIS (ed.): „The journeys of Celia Fiennes“, 1947, London.
161 R. F. TYLECOTE: „Calenick, a Cornish tin smelter; 1702-1881, JHMS, 1980, 14, (1), 1-16.
162 W. PRYCE: „Mineralogia Cornubiensis“, 1778, London.
163 BRYAN EARL: „Arsenic winning and refining in the West of England“, J. Trevithick Soc., 1983, (10), 929.
164 Ty mohou být sále spatřeny v Botallack; see also D. G. Tucker: Bull. HMG, 1972, 6, (2), 1.
165 D. B. BARTON: „Essays in Cornish mining history“, vol. 2, 114, 1970, Truro, Barton.
166 R. PEARCE: J. Roy. Corn. lnstn., 1871, 4, 81.
167 D. B. BARTON: op. cit., 86.
168 A. LUCK: Stahl u. Eisen, 1965, 85, 1743-51.
169 F. LAISSUS: Rev. D´Hist. Mines et Met., 1969, 1, (1), 37.
170 W. E. HOARE: Bull. lnst. Metallurgists, 1951, 3, 4.
171 J. PERCY: „Metallurgy; iron and steel“, 1864, London.
172 G. R. MORTON: The Metallurgist, 1963, 2, (11), 259.
173 Bull. HMG, 1963, 1, (2), Table 1.
174 G. R. MORTON: „Iron and Steel“, 1966, 39, 563.
175 E. SWEDENBORG: „De Ferro“, 157.
176 R. F. TYLECOTE: J. Iron Steel Jnst., 1966, 204, 314.
177
177 G. R. MORTON and M. M. HALLETT: ibid., 1968, 206, 689.
178 A. REYNE: Rev. Hist. Sid., 1965, 6, 87.
179 Curwen Papers, 1792-1828; Carlisle Record Office, D/ Cu. 5/96.
180 G. JONES: J. Iron Steel lnst., 1908, 78, 59.
181 D. CRANSTONE (ed): „The Moira furnace: a Napoleonic blast furnace in Leicestershire“, NW Leics.
District Council, Coalville, 1985.
182 Jsem zavázán Andrew Clarke za jeho výzkum této pece.
183 Jsem zavázán Warren Marsh z Gloucestershire Council for Industrial Archaeology za jeho výzkum této
pece.
184 Bull. HMG, 1965, 1, (3), 7; 1965, 1, (4), 2.
185 T. TURNER: „The metallurgy of iron and steel“, 1895, London
186 E. JENKINS (ed.): „Neath and its district“; D. Morgan Rees, „The iron industry“, 149, 1974, Neath
187 L. ERCKER: „Beschreibung aller fiirnemsten mineralischen Ertzt und Berckwercksarten“, 1574, Frankfurt
(English translation by A. G. Sisco and C. S. Smith, 1951, Chicago, Chicago Univ. Press).
188 R. F. TYLECOTE, E. PHOTOS and BRYAN EARL: „The composition of tin slags from the south west of
England“, World Arch., 1989, 20, (3), 434-445.
189 J. PICKIN: „Excavations at Abbey Tin tern furnace, Part I“, JHMS, 1982,16, (1), 1-21: Part II, JHMS, 1983,
17, (1), 4-11.
178
Kapitola 10
Moderní období, 1850 - 1950
Výroba oceli ve velkém měřítku
Druhá polovina 19. století byla pozoruhodná vzhledem k přispění Siemense, Bessemera, Kellyho a Thomase
k velkoplošné výrobě stále světově nejdůležitějšího kovu – plávkové oceli.1 Tyto procesy okamžitě nenahradily
kelímkovou ocel, která byla hlavním zdrojem kovu pro nástroje a výzbroj, ale svářkovou ocel. Plávková ocel se
ve skutečnosti svou struskou nepatrně více (nebo méně) liší od svářkového železa.
Svářkové železo odolávalo všem snahám o mechanizaci její výroby, která byla z aspektu práce a paliva
namáhavou činností.2 Ještě po zavedení oceli byly shledány mechanické metody pudlování, které byly testovány,
jako nevyhovující.3 V Británii se kolem roku 1860 vyskytovalo přes 1400 pudlovacích pecí, vyrábějících kolem
16 t oceli za den v lázních o kapacitě 250 kg, kdy bylo zpracováno 6-7 vsázek při 12 hodinových směnách. Tyto
pudlovací pece byly zodpovědné za přibližně polovinu světové produkce kujného kovu .4
Avšak William Siemens byl přibližně od roku 1848 znepokojen efektivitou paliva a pokusil se použít
regenerátor, který byl v roce 1816 patentován Stirlingem.5 Kolem roku 1856 byl mladšímu bratrovi Williama
Siemense Frederickovi udělen patent na využití zmiňovaného regenerátoru ve všech typech pecí, kde byl
vyžadován velký žár a oba bratři spatřovali jeho hlavní využití při tavení kovů a skla. 6, 7 Při experimentech s
železem před rokem 1861 bylo použito tuhé palivo v topeništích na obou koncích pece a se vzduchem a palivem
protékajícím přes ně. Vyskytovaly se zde takové problémy jako blokování vyzdívky popelem „checkers“, jak
byly regenerační komory nazývané a problémy se získáváním žáruvzdorných materiálů, které mohly obstát
podmínky a teploty potřebné k oddělení kovu a strusky. Případné úspěchy závisely na paralelním vynálezu
vyvíječe plynu, prostřednictvím kterého mohlo být v odděleném agregátu z běžného uhlí vyráběno plynné palivo
a který odstraňoval topeništní a palivový popel pryč z pece.
136 Siemensova martinská pec a regenerátory pro tavení oceli (z Percy: „Refractories“, 1875)
První použití regenerační pece poháněné výrobníkem plynu bylo ve sklářství a projevovalo se v 50% úspoře
paliva. Kolem roku 1862 zde bylo používáno kolem 100 plynem poháněných martinovských pecí, zejména ve
sklářství a Siemens počítal s tím, že průměrná úspora paliva byla 75 % (viz obrázek 136).
Přestože někteří ze sheffieldských výrobců ocelí brzy převzali tento proces pro tavení ocelí namísto kelímkového
procesu, pudlovací pec nebyla okamžitě nahrazena regenerativní pecí. Byl to právě Pierre a Emil Martin ve
Francii, kteří začali tavit ocel a svářkové železo v otevřeném vanové peci (martinské peci), kteří rozpoznali
umíráček pudlovací pece, ale v Británii byly výrobci zúčastněni v počátku neúspěchu Bessemerova nového
ocelářského procesu a byly neochotni vyzkoušet jakýkoliv nový postup.
Ve stejné době prováděli bratři Siemensové své experimenty, Bessemer v Británii a Kelly v USA, kdy bylo
experimentování samozřejmým, ale obtížným procesem dmýchání vzduchu do roztavené litiny za účelem snížení
obsahu uhlíku. Při experimentech, ve kterých se Bessemer pokoušel zvětšením dmýchaného vzduchu zvýšit
teplotu v plamenné peci pro roztavení oceli (také použitého Onionsem) si povšimnul, že některé tuhé housky
surového železa se při expozici proudu vzduchu začaly oduhličovat ještě před jejich tavením. Tato oxidace je
samozřejmě principem pudlování, ale zdá se, že Bessemer neměl úplné znalosti o posledně jmenovaném procesu
a z toho důvodu měl výhodu (jestliže tomu tak bylo) při spatřování věcí v novém světle.8, 9, 10 Uvědomil si, že
kov by musel být vystaven velmi vysoké teplotě, než by došlo k jeho oduhličení a zkoušel proto dmýchat vzduch
do kelímku obsahujícího roztavené železo, zatímco byly kelímky zahřívány v peci. Dalším krokem bylo zjištění,
zdali tento proces může být provozován ve větších nádobách bez vnějšího zahřívání a z toho důvodu byl první
Bessemerův konventor zrozen v St. Pancras v Londýně v roce 1856. Jednalo se o upevněnou nádobu obsahující
350 kg litiny, s tlakem dodávaného vzduchu 10-15 liber/palec2 (0.8-1.0 bar) (viz obrázek 137). Předpokládá se,
že Bessemera překvapilo násilí reakce, který neodhadnul exotermní povahu reakce uhlíku s kyslíkem, ani
s nečistotami obsaženými v kovu. Naštěstí po 10 minutách, kdy byly spotřebovány všechny nečistoty, plamen
179
pohasnul a bylo možné se dostat dostatečně blízko a přerušit dodávku vzduchu. Kov byl odpichován do ingotové
formy a bylo docíleno kujného železa s nízkým obsahem uhlíku. Bessemer byl správně přesvědčený, že byla
vynalezena metoda čistého svářkového železa, která získala přízeň většiny veřejnosti na setkání British
Association (Britské společnosti) v Cheltenham10 v následujícím týdnu 11. srpna 1856.
137 Bessemerova fixní nádoba pro konverzi litiny na ocel, která byla používána v St. Pancras, Londýn,
1856
Velmi brzo vlastnil naklápěcí konvertory, schopné vyrábět více než 5 t na jeden ohřev (jedna hodina, zahrnující
čas potřebný k opravám vyzdívky pece a odlévání ingotů, ve srovnání s 4-6 hodinami potřebných k výrobě 50 kg
kelímkové oceli a 2 hodinami pro 250 kg pudlovaného svářkového železa. Jednalo se o převratnou technologii,
kdy byli všichni výrobci železa a oceli ze všech částí země a ze zahraničí kvapně pobízeni k získání licence (viz
obrázek 138).
Ale Bessemer, jelikož nebyl metalurg, neměl žádné povědomí o složení jím vyrobeného surového železa a o
způsobu odstraňování jeho nečistot. Za další, velká část jeho ingotů byla buď vysoce porézní, nebo příliš
zoxidovaná. Tyto problémy byly řešeny zejména snahou praktikujícího metalurga, Roberta F. Musheta,
nejmladšího syna Davida Musheta, který v pozdním 18. století a začátku 19. století velkou měrou přispěl ke
studiu vysokých pecí ve Skotsku. Mushetové pracovali na různých kelímkových ocelích ve Forest of Dean, 11, 12
na práci, která v roce 1860 vyvrcholila objevem wolframové oceli R. F. Musheta, známé jako „rychlořezná“
ocel. Ale Mushetova rodina, stejně jako ostatní, jak Reynolds v roce 1799 a J. M. Heath v roce 1839 dodávali
přídavky manganu do kelímku, za účelem zdokonalení kelímkových ocelí, vyráběných v huntsmanově tradici.
Přídavky Heathse a Reynoldse byly tvořeny oxidem manganičitým, který pokud si vzpomeneme, Wilkinson
v roce 1806 doporučoval přidávat do vysokopecní vsázky v Brymbo. Mushetové nicméně vyráběli kelímkovou
ocel ze švédského železa, dřevěného uhlí a MnO2, místo cementovaných „lunkrovitých“ hřiven, používaných
v tradičním Huntsmanově procesu. Kolem roku 1848 byla v Porýní vyráběna spiegeleisen (vysokopecní
zrcadlovina), obsahující 8.5 % Mn a 5.25 C, které se R. F. Mushet objednal 12 t pro experimenty, které používal
na výrobu manganových ocelí. Očividně odhadnul použití manganu jako deoxidovadla, jejíž roli mohl plnit
v zredukované formě (jako Mn nebo Mn3C), spíše než v oxidované formě oxidu manganičitého.
138 Nejstarší Bessemerův naklápěcí závod kolem roku 1860; jeho použití se předpokládá být v Abbw Vale
v jižním Walesu
S těmito zkušenostmi byl Mushet schopný si uvědomit důvody Bessemerových potíží s vadnými ingoty a byl
přístupný navázat kontakt s Ebbw Vale Company (společnost Ebbw Vale), která stejně jako mnoho dalších byla
nucena přijmout Bessemerův proces, který se potýkal s vážnými nedostatky. Mushet přetavil určité množství
vadné Bessemerovy oceli s přídavkem vysokopecní zrcadloviny.1 Výsledný ingot byl „hladký a trubkovitý a
vypadal jako kvalitní litá ocel“. Toto byl počátek úspěšného rozvoje Bessemerova procesu a základem pro
kvalitní produkci oceli až do dnešní doby.
Nicméně zde stále zůstával jeden problém, pokud šlo o hromadné železářství. Většina světových železných rud
obsahuje podstatné stopy elementárního fosforu. V průběhu první poloviny 19. století, kdy byla pudlovací pec
prakticky jedinou metodou výroby kujného kovu, se dostavoval problém s fosforem, protože velké množství
mírně zásaditých železných křemičitanů nebo „strusky z pudlovací pece“ jím mohlo být absorbováno. Zároveň,
při relativně nízké teplotě převládající v pudlovacím procesu jsou oxidy fosforu stabilní a neredukují se zpět na
kov, aby ho učinily křehkým. Nevědomě tak byl pudlovací proces relativně účinnou cestou k odstraňování
fosforu. Hned jak byl tento proces nahrazen tavícími procesy (ať už Siemensovým nebo Bessemerovým)
schopných dosahovat teplot v řádu 1600°C, mohl fosfor přejít zpět do kovu.
Byl zde samozřejmě další problém. Od nejstarších dob byly pecní vyzdívky zhotovovány z čistého pískovce
nebo křemíku (SiO2) a tyto materiály byly jediné schopné odolávat po delší dobu teplotám 1600°C. Tyto
materiály jsou z chemického hlediska kyselé a podléhají ze struskovatění a z toho důvodu jsou rychle
spotřebovány, pokud přijdou do kontaktu se silnými bázemi, jako jsou mnohem bazičtější materiály – vápno a
magnezium.
Přirozeně, že Bessemer stejně jako ostatní stavitelé pecí používali na své vyzdívky křemičité materiály,
které nemohly být kombinovány s kyselým oxidem fosforečným (P2O5), který má v průběhu oxidace
180
tendence vytvářet fosfor a předávat ho ze systému jako stabilní sloučeninu. Tento fakt omezil použití
Bessemerova procesu na bez fosforové rudy, tzn. na ty, které obsahují méně něž 0.05 % P. Pokud šlo o
Británii, znamenalo to, že jedinými vhodnými rudami byly ty z Cumberland, North Lancashire, Forest of
Dean a některé rudy vyskytujících se v jižním Walesu. Rudné uhlonosné souvrství, které představovaly
většinu britské produkce v 19. století, byly pro tento účel nevhodné. To bylo velkou ránou do Bessemerova
procesu, jak můžeme spatřit na základě faktu, že produkce svářkového železa v Británii pokračovala v růstu
až do konce 19. století.
Siemensův proces byl mnohem přizpůsobivější než Bessemerův a mohl produkovat ocel přetavováním
svářkového železa, ze kterého byl fosfor vyloučen při pudlovacím procesu nebo přidáním jiného nízko
fosforového kovu, jako je železný šrot. Nemohla tak být ale nadále získávána kvalitní ocel výhradně ze
surového železa s vysokým obsahem fosforu, dokud to umožnil Bessemerův proces a z toho důvodu trpěla
tato technologie stejným problémem.
Zatímco ve Francii začínaly být dostupné nové zdroje nízkouhlíkatých slitin železa s vysokým obsahem
manganu, které podporovaly přeměnu ze svážkového železa na ocel takovým způsobem, že v roce 1873
navzdory problému s fosforem dosahovala Bessemerova produkce ve Velké Británii 496 000 t a
Siemensova 77 500 t, ale produkce svářkového železa pravděpodobně stále přesahovala 3 000 000 t.
Siemens ani Bessemer nebyli chemici nebo metalurgové a může se nám zdát překvapivé, že zde nebyl k
dispozici žádný chemik nebo metalurg, který by byl schopný řešit problém fosforu v oceli a že rozluštění
tohoto problému spočívalo na odhodlaném přístupu jednoho muže. Tímto mužem byl Sidney Gilchrist
Thomas, který zatímco se zajímal o vědu, byl nucený si vydělávat na jeho živobytí z jiných zdroů.13 V roce
1870 se zúčastnil večerního kurzu chemie v Birkbeck Institution (nyní Birkbeck College na University of
London), kde se seznámil s návrhy Percyho, Collyera a dalších, jak překonat problémem fosforu
v Bessemerově konvertoru. Některé z těchto metod počítaly s neutralizací kyselého P2O5 vápnem, ale
objevil se opět problém s destrukcí kyselé křemičité vyzdívky se struskou vzniklou tímto způsobem.
Všechno úsilí vynaložené na použití vápna jako vyzdívky ztroskotalo na slabé účinnosti vápence a
samotného vápna jako ohnivzdorných materiálů.
Takže Thomasův problém byl spíše praktický, než teoretický. V této době (1876) byl Thomasův bratranec
P. C. Gilchrist chemikem v Cwmavonských ocelářských závodech v jižním Walesu a Thomas mu přirozeně
napsal, zdali by mu nemohl pomoci při provádění experimentů. Experimenty byly uskutečněny
v Blaenavonských hutích v průběhu devíti měsíců v letech 1877-1878 a prokázaly, že bazická vyzdívka a
bazické tavidla mohou uspokojivým způsobem z konvertoru odstranit fosfor. Rozsáhlé pokusy s malými
konvertory byly úspěšné, ale trvalo ještě nějaký čas, než bylo v Middlesborough v roce 1879 umožněno
bazickým vyzdívkám dusaného dolomitu a dehtu úspěšně pracovat v konvektorech větších velikostí.14
Zdá se být vhodné poukázat na chemické aspekty Bessemer-Thomasova procesu, známého ve
Velké Británii v jeho moderní formě jako BOS proces (Basic Oxygen Steel), nyní zodpovědného za téměř
celosvětovou produkci plávkové oceli. Bessemerův konvertor v jeho konečné formě (19. století) byl tvořen
náklonnou nádobou vejcovitého tvaru, do které mohl být studený vzduch dmýchán skrze otvory (výfučny)
umístěné ve vyzdívce ve spodní části nádoby (viz obrázek 138). Nádoba byla zavážena surovým železem
v nakloněné pozici takovým způsobem, že kapalné železo nemohlo stékat do výfučen a ucpat je. Proud
vzduchu byl spuštěn a nádoba zaujmula svou vzpřímenou pozici.
Tlak dmýchaného vzduchu s hodnotou 15 liber/palec2 (1 bar) byl dostatečný na dmýchání vzduchu skrze
0.75 m roztaveného kovu a zabraňující ucpání výfučen. Oxidace nečistot obsažených v železe pomocí
kyslíku ze vzduchu je exotermickou reakcí, mající za následek nárůst teplot z 1200°C v kapalné litině na
1600°C v plávkové oceli a tak udržující kov roztavený oproti pudlovacímu procesu. Pracovní úkon je
ukončen extrémně rychle, čímž vede k problémům s kontrolou původního procesu. Pořadí oxidace prvků
v bez fosforovém železe je Si, Mn, C a změna ve složení těchto prvků během dmýchání je ukázána
v tabulce 75, popisující počáteční a konečné hodnoty pro kyselé a bazické procesy.
181
V původním bazickém procesu obsah fosforu přesahoval 2 %, potřebných k udržení dostatečné teploty na
konci dmýchání, aby došlo k roztavení kovu a strusky. Ve skutečnosti toto omezení znamenalo, že
přechodné fosforové železa (0.1 až 1.5 % P) mohly být nejlépe zpracované v Siemensově otevřené vanové
peci (Siemens-Martinově peci), kde byl zdroj tepla přiváděn zvenčí. Ale s příchodem tlakového kyslíku se
nevyskytovaly žádné podobné omezení, vzhledem k vyšším dosažitelným teplotám, vlivem absence
chladícího efektu dusíku. Tento proces byl rozvinut v Rakousku společnostmi Linz-Donawitze, navazující
na původní Durrerovu práci.16 Tento proces využívá vertikálně umístěnou přívodní trubku, která je schopná
dmýchat kyslík na povrch kovu a tak eliminovat výfučny ve spodní části pece. Zdá se, že tato technologie
zvítězila nad všemi ostatními podobnými procesy a může být označena za konečnou a definitní formu
Bessemer-Thomasova procesu. Záměna kyslíku za vzduch také eliminovala efekt dusíku vedoucí
v Bessemerově procesu ke zkřehnutí oceli, technologii, která byla plně doceněna až v průběhu druhého
čtvrtletí minulého století při použití svařované konstrukce místo nýtované.
Tabulka 75 Změny ve složení oceli v Bessemer-Thomasově procesu (podle Aitchinson15)
Množství, %
Prvek
uhlík
křemík
mangan
síra
fosfor
před
3.0
1.8
0.7
0.06
0.06
kyselé
po
0.06
0.03
0.06
0.063
0.063
před
3.35
0.448
0.85
0.18
2.01
bazické
po
0.02
0.13
0.23
0.057
0.066
Postupné nahrazení svářkové oceli bessemerovou a siemensovou ocelí trvalo určitou dobu, vzhledem k dřívější
pověsti nízké kvality, které dosahoval Bessemerův proces a také proto, že byla doprovázena komplikacemi
s jejím kovářským svářením. Svařování svářkového železa bylo usnadněno přítomností strusky ve struktuře a
více než 1500 lety zkušeností, zatímco ocel neobsahovala strusku a měla využívat pouze přidávaného písku,
plnící funkci tavidla a struskotvorné látky. Tyto problémy byly postupně překonány a bessemerova ocel byla
přijata v oblasti konstrukčního inženýrství. V roce 1879 postihovala British Board of Trade (Britská obchodní
rada) použití oceli na mostní konstrukce a brzy nato byl sirem Williamem Bakerem navržen Forth bridge,
využívající právě tento nový materiál.17 Most byl dokončen v roce 1890 a na jeho konstrukci bylo použito 54
000 t oceli ze Siemensovy pece. V roce 1899 byla ze svářkového železa postavena Eiffelova věž v Paříži,
plánovaná jako ocelová konstrukce.
Produkce svářkového železa se zvyšovala až do konce 19. století, ale postupně ji nahradila ocel, na základě její
nižší ceny. Ocel postupně převzala i cínařskou oblast, která se stala hlavním odběratelem tenkého kovového
plechu – často zhotoveného z dřevěným uhlím redukovaného železa, oduhličeného v rafinačních pecích.
V Velké Británii se stala výroba pocínovaného plechu specializací jihozápadu a částečně Walesu. 18 V počátcích
19. století byl proces tepání zcela nahrazen válcováním a technologie skupinového válcování byla rozvinuta pro
výrobu tenkých plechů potřebných pro tento účel. Je až překvapivé, jak dlouho přetrvávaly prosté dvouválcové
„ruční“ stolice, ve kterých byly „svazky“ protahovány zpět přes horní válec, následně byl horní válec
přišroubován do nižší polohy, za účelem snížení mezery mezi válci a plechy byly opět protaženy skrz. Pokud
začaly být plechy příliš dlouhé, byly odděleny, zdvojeny a válcovány opět, dokud nedošlo ke ztenčení na
požadovanou tloušťku. Až přibližně v roce 1930 spatřujeme zavedení kontinuální válcovny pásové oceli, ve
které jsou plechy místo dělení na kratší kusy svařovány do dlouhých spojitých délek, které jsou navíjeny jako
stuha, následně pocínované a až poté rozděleny na plechy vhodné pro odstranění cínu. Tento proces byl rozšířen
o výrobu plechů na těla automobilů, které ve 30. letech 20. století překonaly produkci pocínovaného plechu.
V dnešní době je samozřejmě tento proces používán na veškeré zpracování tenkého plechu z plávkové oceli.
Speciální oceli a slitiny železa
Ke svému zklamání Bessemer, jehož hlavním produktem v roce 1860 byla uhlíková ocel vyrobená v kelímkové
peci, nedokázal udělat větší dojem na sheffieldské výrobce oceli. Výrobci oceli pokračovali s výrobou a
použitím velkého množství cementované oceli, vyrobené ze švédských železných hřiven v cementační peci, jak
182
jsme mohli spatřit dříve, třebaže experimentovali s takovými věcmi, jako „pudlovanou ocelí“. Přesto někteří
výrobci oceli převzali Siemensův proces s vanovou pecí, většinově ale dávající přednost přizpůsobivosti kelímku
pro malé množství tavenin uhlíkových a slitinových ocelí, které byly jejich specialitou.
Odlévání 25 t ingotu ve Sheffieldu v roce 1872 vyžadovalo více než 672 kelímků, každý s kapacitou kolem 37
kg. Organizační zajištění tavení ingotů a jejich odlévání muselo být značně náročné, natož výroba kelímků, které
mohly být použity pouze jednorázově19 (viz obrázek 139).
Sheffieldský obchod s ocelí, který byl spíše než objevy Bessemerovými mnohem více ovlivněn vynálezy
Musheta, Hadfielda a Brearleyho a vědci, kteří objevili důležité prvky jako nikl, kobalt a chrom. R. F. Mushet po
smrti svého otce v roce 1847 uskutečnil experimenty, které zahrnovaly výrobu kelímkové lité oceli ze švédského
železa a dřevěného uhlí (jedna z metod výroby wootz) a přídavkem manganu. Byly to právě jeho zkušenosti,
které mu umožnili v roce 1856 poskytnout pomoc Bessemerovi. Později, v průběhu jeho práce (1868-1882)
objevil jeho proslulé „samokalitelné“ oceli. Ty byly vyrobeny ze směsi vysokopecní zrcadloviny, wolframu
(WO3) a bitumenu a je velmi zajímavé, že z této oceli dokázal vyrobit kujnou ocel.20 Jedny z nejstarších složení
těchto ocelí jsou uvedeny v tabulce 76, zatímco v pozdějších slitinách byl mangan nahrazen chromem.11 Tyto
oceli byly velmi užitečné jako řezné oceli a vytvořili základ pro dnešní „rychlořeznou ocel“, která je schopná
řezat za podmínek červeného žáru.
139 Princ Walesu sleduje v roce 1875 odlévání ingotu kelímkové oceli v norfolkských hutích Thos. Firtha
a jeho syna; váha odlitého ingotu pravděpodobně nepřesahovala 20 t (s laskavostí Firth Brown Ltd,
Sheffield)
Další krok závisel na dostupnosti slitin s vyšším obsahem manganu, těch reprezentujících vysokopecní
zrcadlovinu. V roce 1877 byla ve francouzské společnosti Terre Noire vyrobena slitina s 80 % Mn a 6-7 % C.21
Tento materiál byl nicméně používán zejména pro nízko manganové oceli s obsahem do 2.45 % Mn, nad tímto
bodem se zdála být ocel křehká a nepoužitelná. Zbývalo na Robertu A. Hadfieldu ocenit význam této levné
slitiny železa s vysokým obsahem manganu a využít ji k výrobě jeho známé vysoko manganové oceli. Vyšší
obsah manganu ve slitině ze společnosti Terre Noire určený pro větší objemy feromanganu mohl být přidáván do
železa bez znatelného zvýšení jeho obsahu uhlíku. Hadfield se pokoušel vyrobit oceli, které mohou být
vytvrzeny bez ztráty jejich houževnatosti a v roce 1887 patentoval ocel s 12.5 % Mn a 1.2 % C, přičemž druhý
uvedený údaj býval předurčován obsahem uhlíku ve feromanganu z Terre Noire. Tato ocel byla neobvyklá v tom
aspektu, že nebyla vytvrzována kalením, byla nemagnetická, houževnatá a mohla být vytvrzena pouze tvářením
zastudena nebo abrazí.
V mnohem rozšířenější inženýrské oblasti nebyla tato ocel náležitě doceněna a dokonce společnost Terre Noire
vyráběla kalením vytvrditelné nízko manganové oceli. V této době se objevovaly tendence spíše ignorovat tuto
ocel. Až objev niklových ocelí v roce 1889 Jamesem Rileym z Glasgow opravdu zatřásl inženýrským a zbrojním
světem.22 Bylo zjištěno, že přídavkem niklu do 4.7 % může být za relativně nízkého snížení houževnatosti
pevnost zvýšena z 460 na 1400 MN/m2.
Ostatní osvědčené přídavky chromu, hliníku, vanadu a titanu a postupně hodnoty kombinací chromu a niklu
začaly být zřejmé mezi lety 1890 a 1914. V roce 1905 poznamenal Portevin, že oceli obsahující více než 9 % Cr
byly odolné vůči působení kyselin a Strauss of Krupps of Essen si byl vědom toho, že vysoce legované
chromoniklové oceli mají výrazně žáruvzdorné vlastnosti a proto si v letech 1912-1913 patentoval složení
austenitické oceli, obsahující 20 % Cr a 5 % Ni pro vysokoteplotní použití. 23 Vzhledem k vysokému obsahu
uhlíku v dostupném ferochromu byly nicméně vysoce legované chromové oceli obtížně zpracovatelné. Byl to
právě Harry Brearley ze Sheffieldu, kdo první spatřil význam práce Strausse, aplikované v příborovém průmyslu
a v roce 1914 si proto patentoval průměrnou uhlíkovou ocel obsahující 12-14 % Cr, která se nakonec stala
hlavním odvětvím obchodu s příbory.24 Straussovy austenitické oceli byly později uznány také, pro své
korozivzdorné vlastnosti. Stejně jako Hadfiedovy manganové oceli byly nemagnetické a nemohly být vytvrzeny
běžným tepelným zpracováním.
Po druhé světové válce pokračoval výzkum a vývoj, odehrávající se mnoha zemích, využívající velké množství
nových komerčně dostupných slitin. Ve skutečnosti bylo v průběhu tohoto období uskutečněno velmi málo
objevů a jednalo se spíše o případ stálého zlepšování hlavních typů ocelí použitím prvků jako kobalt, titan,
molybden, niob a hliník. Ve skutečnosti jsme ve vysokoteplotní oblasti mohli spatřit kompletní nahrazení železa
183
niklem a zdokonalení neželezných slitin niklu a chromu, které byly používány jako topné články od začátku 20.
století. Nejnovější vývoj se opět týkal niklu, v této době ve slitině železa s 18 % Ni a spolu s malými podíly
dalších legujících prvků. Protože je tato ocel příkladem období vytvrzování martenzitem, byla pojmenována jako
„ocel s vysokou pevností v tahu“. Tato ocel dosahovala nejvyšších dosažených hodnot kombinace pevnosti a
houževnatosti.
Další vývoj v oblasti speciálních ocelí a slitin se týkal magnetických materiálů v elektrickém průmyslu. V oblasti
magnetismu byly na začátku 20. století známy pouze dva materiály (a) čisté železo (< 0.03 % C) pro měkké
magnetické využití a (b) vytvrzení umožňující oceli – obvykle obsahující wolfram – pro trvalé magnety.25
Intenzivní výzkum v oblasti slitinových ocelí a komerční produkce širší oblasti slitin železa, které toto vytvořili,
dosáhly křemičitých želez s 1-4 % Si pro plastické magnetické materiály s řízenými vlastnostmi a s novou a
širokou oblastí slitin pro trvalé magnety, přitom některé z nich byly prakticky neželezné. Kobalt byl základní
složkou mnoha z těchto slitin přibližně od roku 1920, ale později bylo přidáváno různé množství niklu, hliníku a
titanu, čímž jim poskytly podmětné obchodní názvy jako Alnico, Titanal, Alcomax a mnoho dalších.
Po určitý čas byla používána nízkouhlíkatá vysocetažná konstrukční ocel s 1 % Si a malé množství bylo v roce
1907 vytvořeno do "Mauretánie", což má za následek úsporu hmotnosti 200-300 t.25
Tabulka 76 Složení některých z raných slitinových ocelí R. F. Musheta, ve srovnání s moderní
„rychlořeznou ocelí“ (podle Osborn11)
Datum
1868-1869
1872-1882
1870
(rychlořezná
ocel)
Prvek, %
C
1.15
1.68
1.43
2.10
2.31
2.62
0.6
1.3
Si
0.74
0.73
0.63
1.11
0.78
Mn
1.15
1.21
1.21
1.50
1.75
1.80
W
10.09
9.07
8.56
6.08
6.72
5.68
18
14
Cr
0
0
0
0.50
0.45
0.37
3-5
4
V
Mo
1.0
4.0
0
0.5
Nové kovy
NIKL
Činnost vědců v 18. - 19. století vyústila v enormní zvýšení počtu známých kovů, přičemž dosud jich relativně
málo přijmulo důležitou funkci v moderním metalurgickém průmyslu. Jedním z prvních prvků tohoto typu byl
nikl. Prvek byl objeven v roce 1751 Axelem Cronstedtem a získal své jméno z „arsenidu niklu“, saské měděné
rudy obsahující nikl, která byla pojmenována podle místní nekvalitní lihoviny kvůli k jejímu žáruvzdornému
charakteru.26 Vědecký zájem nicméně přetrvával, dokud nebylo v roce 1804 Richterem izolováno několik uncí
tohoto kovu. Analýzy Fyffe of Edinburgh v roce 1822 ukázaly, že čínský pakfong obsahoval značné množství
tohoto „nového“ prvku, zatímco kolem roku 1824 byla v Berlíně poprvé vyrobena moderní evropská obdoba
pakfongu – německé stříbro. Před rokem 1865 bylo J. Whartonem vyrobeno značné množství čistého niklu a
před rokem 1880 se dosáhlo hodnoty 1000 t za rok, což naznačuje, že uvedený kov se stal skutečně dostupným.
Pro udržení těchto hodnot musely být otevřeny nové zdroje a první byl New Caledonia v Tichém oceánu, kde se
při povrchu vyskytují křemičitany, obsahující 10 % Ni. V roce 1883 během stavby Kanadské pacifické železnice
byly objeveny známé ložiska v Sadbury (Ontario), které byly od té doby zdrojem většiny světového niklu.
Komerční výroba niklu po dlouhou dobu závisela na jeho separaci z měděno-niklového kamínku, přičemž železo
bylo předtím odstraněno metodami běžnými v pyrometalurgické výrobě mědi. V roce 1890 byl zaveden
Oxfordský proces, spočívající v gravitačním oddělení niklu ze smíšeného měděno-niklového kamínku a
siřičitanu sodného, roztavených společně s přídavkem koksu. Po ztuhnutí této směsi byly odděleny dvě složky,
v horní části tvořená sulfidem měďnato sodným copper-sodium sulphide, zatímco na dně se nacházel 99.8%
sulfid nikelnatý. Sulfid nikelnatý mohl být besemerován na kovový nikl a následně rafinován.
184
Produkt tohoto procesu obsahoval kobalt, který byl sám o sobě předmětem zvyšující se poptávky a právě zde
hraje roli Ludwig Mond. Mond byl chemikem v soukromé laboratoři v Londýně a zjistil, že nikl při reakci
s oxidem uhelnatým vytváří plynnou sloučeninu – tetrakarbonyl niklu Ni(CO)4. Dále zjistil, že tvorba karbonylu
byla selektivní a vratná a proto i u některých jiných kovů mohlo být zjištěno, že podléhají stejným reakcím,
každá vyžadující jinou teplotu a tlak. Dále zjistil, že je schopný zachycovat nikl ve znečištěné formě
tetrakarbonylu niklu a rozkládat ho za vzniku čistého kovového niklu, zanechávající po sobě nečistoty
v koncentrované a obnovitelné formě. Residua mohou být zpracované za účelem znovuzískání mědi, kobaltu a
zároveň kovů platinové skupiny – platiny, paládia, iridia, ruthenia, rhodia a osmia, stejně tak dobře jako zlato a
stříbro.
Tyto procesy se udržely v technologiích na znovuzískávání niklu až do 50. let 20. století, kdy International
Nickel Company (Mezinárodní niklová společnost) oznámila použití vylepšené technologie na místo
Oxfordského procesu. Měděno-niklovému kamínku je místo redukce sulfidem sodným nyní umožněno pozvolna
ztuhnout takovým způsobem, že kamínek krystalizuje do dílčích složek Cu2S a Ni3S2. Ztuhlé bloky jsou následně
rozdrceny a rozemlety na 325 meš (počet ok síta na délkový palec). Krystalické frakce jsou následně odděleny
různými prostředky; slitina Ni-Cu je odstraněna magnetickými metodami a zbytek je oddělen flotací. Sulfid mědi
je taven v obloukové peci a převáděn na surovou měď. Sulfid nikelnatý je oxidován na NiO a buď redukován na
kovový nikl v plamenné peci, nebo použit jako výchozí materiál pro Mondův karbonylový proces.
LEHKÉ KOVY
Významným úspěchem v pozdním 19. století byl objev dvou lehkých kovů, které tvoří velký podíl zemské kůry,
tj. hliníku a hořčíku. Látka známá jako kamenec (znečištěný síran draselno-hlinitý) byla po dlouhou dobu
považovaná za jednu z nejdůležitějších dávných chemikálií, vzhledem k jejímu významu mořidla při barvení.
V roce 1754 Marggraf prokázal, že kamenec obsahoval dvě složky, kdy jednou z ní byla vápnu se podobající
látka, ale druhá byla naprosto odlišná a jedna z látek je přítomná v jílu.
Kolem roku 1807 Humphrey Davy hledal způsoby redukování oxidu hliníku, který později získal označení oxid
hlinitý. Mající elektrolyticky izolované množství základných kovů z jejich oxidů bylo přirozené, že mohl použít
stejnou technologii i na oxid hlinitý. Při elektrolýze směsi hydroxidu draselného a oxidu hlinitého nebyl úplně
úspěšný, přestože že přiblížil požadovanému výsledku. Mnoho dalších vědců se o to pokoušelo a v roce 1827
Oerstedt, Wohler a St. Claire Deville dokázali získat nepatrné množství nového kovu. V roce 1854 Wohler
vyrobil dostatečné množství hliníku, aby mohl určit některé z jeho fyzikálních vlastností. Nicméně to byl až
Devilleho proces, který se ukázal být nejúspěšnějším; bezvodý chlorid hlinitý byl taven s čistým sodíkem za
vzniku hliníku a chloridu sodného. Poslední jmenovaná sloučenina, lišící se od oxidu hlinitého, je spolu s dalšími
látkami sama o sobě užitečná a v dnešní době používaná k výrobě titanu, třetího lehkého kovu. Deville na závěr
nahradil minerál kryolit, dvoumocný fluorid hlinitý a sodný za chlorid hlinitý, kterým byl zdokonalen celý
proces. Devillem vyrobená hřivna hliníku byla v roce 1855 vystavena na pařížské výstavě, přičemž v té době se
cena za jeho výrobu pohybovala kolem 130 £/kg. Poté co Castner v roce 1886 vyvinul svůj proces na levnější
výrobu sodíku, klesla cena hliníku na přibližně 5.50 £/kg.
V tomto roce se změnila celá situace, poté co Hall v USA a Herault ve Francii zveřejnili nový proces výroby
hliníku, založený na elektrolýze. Tento nápad, který se zformoval z Davyho dřívějších experimentů, nebyl zcela
odepsaný, ale protože závisel na levnější elektrické energii, předpokládalo to vynález dynama, protože
akumulátorová energie byla příliš drahá. Elektrická energie nebyla využívána pouze na omezení kontaktu kovu a
kyslíku, ale její průtok také poskytoval teplo nezbytné k roztavení souvisejících sloučenin. Ne všechny tyto
postupy se lišili od těch Devillových, tj. roztavení kryolitu ve kterém byl oxid hlinitý rozpuštěn, ale separace
nezahrnovala sodík, ale spíše přímé vylučování hliníku na katodu elektrolytického článku (viz obrázek 140). Obě
elektrody byly uhlíkové a katoda byla tvořena uhlíkem potaženým kelímkem tím způsobem, že se hliník ukládal
na dno článku a kyslík na vrchol anody, kde reagoval a vytvářel oxid uhelnatý a uhličitý. Tento proces
označovaný jako Hall-Heroulthův je používaným komerčním procesem výroby hliníku. Vyžaduje kolem 25 000
kWh k výrobě 1 t hliníku a je proto extrémně závislý na ceně paliva nebo dostupnosti laciné hydroelektrické
energie.
Okamžitým výsledkem Hall-Heraultova procesu bylo snížení ceny hliníku na přibližně 0.44 £/kg ke konci
století, kdy jeho produkce dosahovala 5 000 t/rok. Poptávka rostla pomalu, protože závisela na rostoucím využití
185
technologií fyzikální metalurgie, potřebných ke zvýšení pevnosti kovu, vzhledem k tomu, že čistý kov dosahoval
velmi nízkých hodnot pevnosti (kolem 77 MN/m2). V roce 1966 dosáhla produkce hliníku hodnoty 8.3 Mt/rok a
protože jeho měrná hmotnost je pouze 2.6 ve srovnání s mědí s 8.9, znamená to, že na základě objemu produkce
čtyřnásobně předstihl měď a stal se v pořadí druhým nejdůležitějším kovem na světě (tabulka 77). Za
poznamenání stojí zajímavost, že první slitina hliníku se zdá být vyrobena kolem roku 300 n. l. v Číně.27 Jednalo
se o mědí bohatou slitinu hliníku (hliníkový bronz), vyráběnou pyrometalurgickou redukcí minerálů mědi. Tento
proces byl v nedávné době vyzkoušen v experimentálním měřítku, ale protože se neprokázal být ekonomickou
metodou k získávání kovového hliníku, nebyl dále provozován.
140 Raný elektrolytický článek na extrakci hliníku z bauxitu
Tabulka 77 Světová spotřeba hlavních kovů
Kov
Světová spotřeba (v 1 000 t)
1956
1966
3 200
7 570
3 960
6 400
2 660
4 240
2 240
3 300
230
460
177
222
145
159
12 600
22 400
Nárůst, % v letech
1956-1966
135
62
59
48
104
26
11
77
Spotřeba v roce
1966 na hlavu
2.4
2.0
1.32
1.04
0.14
0.05
0.05
7.00
Hliník
Měď
Zinek
Olovo
Nikl
Cín
Hořčík
celkové množství
neželezných kovů
surové železo
201 500
349 000
73
108
poměr:
15.9
15.6
15.6
železné/neželezné
kovy (váhový)
Zdroje: „statistiky kovů“, 1965-1968, Frankfurt, Metallgesellschaft AG; a “Minerálová ročenka“, 1956-1967,
US Bureau Mines, Washington
Kolem roku 1852 získal Bunsen malé množství hořčíku elektolýzou roztaveného chloridu hořečnatého, čímž
bylo jasné, že jakmile bylo zdokonaleno dynamo, nabízela se tím komerčně výhodná metoda. Jednalo se o
jednodušší proces než v případě elektrolýzy elektrolytu hliníku, ale závislý na dřívější produkci nebo koncentraci
chloridu hořečnatého v mořské vodě. Po určitou dobu byla tato metoda považována za kuriozitu a v roce 1900
nebylo dosaženo větší produkce než 10 t/rok. Přesto se zdálo, že hořčík měl mít všechny výhody a žádné
nevýhody, až na slabou korozní odolnost nejstaršího kovového hořčíku, zejména vzhledem k malému obsahu
zbytkového chloridu hořečnatého. Přesto v roce 1955 jeho světová produkce dosahovala 150 000 t a jeho cena
poklesla z 0.65 £/kg v roce 1900 na 0.11 £/kg v roce 1944.
Kromě toho se zde objevovaly další metody výroby hořčíku, které nezávisely přímo na elektrické energii.
Pidgeonův proces vyvinutý v roce 1944 se spíš podobá horizontálnímu muflovacímu procesu výroby zinku, ale
využívající vakua v mufli, čímž se stala možná přímá redukce dolomitu ferosiliciem. Dolomit je směsný
uhličitan vápenatý a hořečnatý, kdy z něho není redukováno vápno, ale vytváří s železem a křemíkem strusku.
Tento proces ale samozřejmě nepřímo závisí na elektrické energii, protože ferosolicium je vyráběno
v elektrických obloukových pecích. Zatímco velké množství světových zásob hořčíku je obsaženo v mořské
vodě, jeho koncentrace dosahuje pouze 0.3 %. Avšak jeho vysrážením pomocí dolomitu je možné ho získat jak
z dolomitu, tak z mořské vody ve formě MgO, přičemž vápno vstupuje do mořské vody a nahrazuje hořčík. Pro
elektrolytický proces musí být MgO chlorován reakcí v redukční atmosféře s plynným chlorem, ale zároveň
může být MgO použit přímo v Pidgeonově procesu.
Třetí lehký kov – titan je mnohem mladšího data vzniku. Jeho měrná hmotnost je 4.5 a proto je přechodný mezi
těžkými kovy od 7 do 9 a lehkými kovy od 1.5 do 2.6. Jeho oxid byl poprvé izolován v minerálu rutilu
francouzským chemikem Vaugelinem v roce 1789, ale první kus kovového titanu se objevil až v roce 1910.28
Jeho produkce byla zpočátku opět pomalá a v roce 1954 jeho světová produkce dosáhla kolem 4000 t, ale cena
186
kovu se pohybovala kolem 3.30 £/kg a na téže úrovní stále setrvává, což může naznačovat, že se nachází
v podobné fázi jako hliník v roce 1900 a že dosud nebyl stále dosažen bod jeho rozmachu.
Nicméně důvody pro to jsou více technologické. Jediný používaný průmyslový proces v této době je Krollův
proces, zavedený v roce 1940, pomocí kterého je chlorid titaničitý redukován hořčíkem; modifikace tohoto
procesu využívá sodík. Tetrachlorid je bezbarvá kapalina s bodem varu 136°C, která je vyráběna reagováním
oxidu titaničitého - v dnešní době používaná složka barev - s chlorem za přítomnosti uhlíku, stejně jako při
výrobě chloridu hořečnatém. Kovový hořčík je taven v železném kotlíku při teplotě kolem 900°C pod ochrannou
atmosférou argonu. Kapalný tetrachlorid odkapává, je odpařován a redukován na kovový nikl (teplota tání je
1800°C), který se shromažďuje na stěnách nádoby. Exotermická reakce udržuje teplotu a na konci reakce
zůstane směs nezreagovaného hořčíku, kovového titanu a chloridu hořečnatého. Tato směs může být oddělena
loužením ve zředěné kyselině chlorovodíkové nebo pomocí vakuové destilace. Chlorid hořečnatý může být
redukován nazpět na kovový hořčík v hořečnatém elektrolytickém článku a titan tedy do jisté míry závisí na
hořčíku nebo sodíku. Jak jsme ale mohli vidět, cena těchto kovů je v dnešní době daleko nižší než cena titanu.
Jedním z důvodů vysoké ceny titanu je problém se zpracováním surového titanového prášku získávaným
Krollovým procesem. Titanový prášek musí být taven ve spotřebních elektrodových pecích v atmosféře argonu.
V těchto pecích jsou elektrody tvořeny stlačeným titanovým práškem nebo odpadem, který je staven ve vodou
ochlazovaném měděném kelímku. Vyrobené ingoty musejí být válcovány s minimálním znečištěním vzdušnou
atmosférou, protože oba plyny - kyslík a dusík činí kov křehkým. Toto jsou pouze tři příklady moderní
metalurgie. Zvážíme-li, že v dnešní době známe kolem 100 prvků, ze kterých 70 má vlastnosti kovů, je zde
mnohem širší použití procesů uvedených výše.
Pokrok v dalších neželezných kovech
MĚĎ A JEJÍ SLITINY
Druhá polovina 19. století spatřila postupný úpadek věhlasu jižního Walesu, jako hlavní pyrometalurgické
oblasti na světě. Mnoho z důlních oblastí na měď začalo budovat své vlastní hutě ze stejného důvodu, jako havíři
z Cornish v 18. století, protože věřili, že evropští hutníci si brali více, než je jejich právoplatný podíl na zisku.
Prudká industrializace USA, Kanady a Austrálie znamenala, že palivo nebylo nadále problémem a v mnoha
oblastech byly dostupné nové paliva jako olej. Pokud jde o měď, objevily se při její výrobě základní změny s
použitím bessemerova procesu při rychlé oxidaci měděných kamínků, která byla prováděna koncentrováním a
oddělováním sulfidů ve vysoké peci nebo plamenné peci.
Jedinými používanými procesy pražení již nadále nebylo pomalé pražení v kupě nebo ohradě, přestože ještě po
dlouhou dobu setrvávaly v jižním Španělsku,29 ale bylo prováděno předběžné pražení za účelem snížení obsahu
síry ze sulfidických rud, které vyžadovaly výrobu bohatého kamínku v rotačních výhňových pražících pecích
MacDougallova typu (viz obrázek 141).
141 Zdokonalená pražící pec na měděné rudy MacDougallova typu
Hlavní požadavek na měď v dnešní době přichází z rozrůstajících se elektrických odvětví, které spotřebovávají
pravděpodobně více než polovinu světové produkce mědi. Její hlavní funkce zde spočívá ve vodivosti materiálu,
přičemž větší čistota mědi zvyšuje její vodivost. Od doby Theophila (přibližně 1100 n. l.) a pravděpodobně i
dříve byla veškerá rafinace (zejména snižování obsahu síry a kyslíku) prováděna zdlouhavým procesem žárové
rafinace, zahrnující oxidaci a redukci. Tyto pečlivě prováděné procesy byly schopné produkovat měď s čistotou
99.25 %, ale bylo to zdlouhavé, únavné a spotřebovaly velké množství paliva. Nový elektrický průmysl hledal
srovnatelnou čistotu mědi s touto nebo lepší a elektřina byla využívána po ukončení žírové rafinace ve formě
elektrolytické rafinace. To obnášelo použití nahrubo opracované měděné desky z konvertoru v elektrolytickém
článku jako jednu z elektrod (anoda) a vylučování mědi z této elektrody na druhou (katoda), která byla většinou
tvořena tenkým plíškem čisté mědi. Roztok (elektrolyt) byl okyseleným roztokem síranu měďnatého. Využívání
tohoto procesu záviselo na objevení použití dynama a v praxi byl tento postup poprvé úspěšně aplikován v roce
1869 v jižním Walesu. Do dnešní doby byly uskutečněny pouze velmi malé změny v těchto sériových operacích
rafinace mědi a ty zahrnovaly zejména mnohem přesnější procesy pražení, jako ty využívající "zkapalněné"
vrstvy najemno rozemletého materiálu, přes který prochází oxidační látka, tj. horký vzduch.
187
Pražení mědi a ostatních minerálů způsobilo převrat objevem flotace.30 Od nejstarších dob byla hlušina z
minerálů separována mletím a promýváním, nebo gravitačním tříděním, ale tento proces spočíval v rozdílu
měrné hmotnosti mezi hlušinou a požadovaným minerálem. Fakt, že některé nečistoty v rudě se v tomto
ohledu nelišily od požadovaného minerálu znamenalo, že byly převedeny na huti a musely být odděleny v
této fázi, nebo se vyskytují jako nežádoucí nečistoty v konečném kovu. Výhoda flotace spočívala ve faktu,
že některé minerály jsou nesnadno smáčitelné vodou, ale naopak jsou snadno smáčitelné látkami olejové
povahy. Půdní ruda, v tomto případě směs požadovaného minerálu a nepotřebné hlušiny je promíchána ve
vodě s olejovým materiálem a vzduchem takovým způsobem, že dojde k připoutání bubliny k těžšímu, ale
naolejovanému materiálu a umožní mu vyplout na povrch, zanechávající na dně nádoby vodou zvlhčenou
hlušinu. Proces je velmi specifický a mohou jím být odděleny různé typy požadovaných minerálů.
Další skupinou procesů, která se používá stále více, je znovuzískávání kovů z roztoků. Již ve velmi
dávných dobách bylo zaznamenáno, že pokud je železo umístěno v roztoku mědi jako je síran měďnatý,
železo se stává chemicky reaktivnější (bazičtější), vstupuje do roztoku a nahrazuje měď, která je se ukládá
na železo. Jedná se o jev, kterého si povšimli alchymisté, když přemýšleli (nebo si ostatní přáli, aby
přemýšleli), jak přeměnit železo na měď. Velké množství důlní vody obsahuje síran měďnatý a měď může
být získána právě vložením odpadního železa a odplavením jemné vrstvy mědi usazené na železe. Tam, kde
je rudní těleso sulfidického typu, musí být nejprve v ohradě částečně zoxidováno na síran spíše přirozeně
nebo zahříváním a následně umělým omýváním uměle nebo deštěm. Tento proces byl po dlouhou dobu
používán při znovuzískávání mědi v dolech Rio Tinto a Tharsis v jižním Španělsku. Proces může být
rozšířen na sulfidické rudy použitím roztoku kyseliny sírové určené k rozpouštění mědi. Tato skupina je
obvykle popisována jako procesy louhování a byly široce používány v pozdějších obdobích pro extrakci
velkého množství kovů, někdy s použitím horkých roztoků pod tlakem. Tyto procesy jsou schopné
eliminovat procesy obohacování a pyrometalurgické výroby, ale vytvářejí jemný práškový kov, jehož
zpevňování může být velmi nákladné. Nicméně se zvyšujícím se použitím kovových prášků k výrobě
finálních součástek lisováním prášků do tvarovaných dutin, známých jako prášková metalurgie je
jednoznačně důležitým místem pro tyto "mokré" procesy.
PLATINA
Jak jsme mohli vidět, vzhledem k výskytu platiny jako znečištěného ryzího kovu v jižní a střední Americe,
platina nevyžadovala být objevena. Nicméně platina byla osmým známým kovem v západoevropském
světě a navzdory odkazu na ní z roku 1557 od J. C. Scalingera jako na bílý neroztavitelný kov nalezený ve
stříbrných dolech v Mexiku, začala být Evropany vážně brána na zřetel až okolo poloviny 18. století.
Znečistěný kov byl prodáván v Evropě v roce 1741 jako "bílé zlato". Znečištěný kov byl ale obtížně
zpracovatelný vzhledem k obsahu železa a mědi.3 Tyto prvky mohly být do jisté míry odstraněny kupelací
olovem a bismutem při vysokých teplotách, po kterém bylo možné provádět operace kování a kovářského
sváření. Velká část zpracování směřovala k metodám rafinace a ty pokračovaly až do konce 19. století.
Teplota tání platiny je 1750°C a v dřívějších dobách přesahovala možnosti odlévání, ale bylo zjištěno, že
teplotu tání je možné výrazně snížit legováním platiny arsenem. Po roztavení mohl být arzen odpařen
ohřevem do ruda v oxidační atmosféře. Tento proces mohl být používán k výrobě platinového prášku, který
mohl být spojen kováním. V roce 1790 byl Lavoisier schopný podat zprávu, že se mu podařilo roztavit
platinu na dřevěném uhlí s proudem nově objeveného kovu - kyslíku.
Vzhledem k výrazné odolnosti platiny proti působení kyselin se s jejím hlavním využitím počítalo v
chemických aparaturách a kelímcích, přestože její přirozeně velká hodnota a korozní odolnost ji
předurčovaly i k jinému významné využití. Na začátku 19. století bylo stále velké množství vědců
zainteresováno do chemie platiny a její tvárnosti. Jedním z nich byl W. H. Wollaston, který zkoumal její
nečistoty, mezi kterými identifikoval prvek palladium. Kolem roku 1801 vytvořil precipitací z roztoku
platinový prášek a jeho stlačením kolenovým lisem za vytvořil tvrdý práškový koláč (viz obrázek 142),
jehož adheze může být zlepšena zahříváním do červeného žáru v plamenu z dřevěného uhlí.32 Pro zvýšení
měrné hmotnosti platiny na 21.25-21.5 bylo použito střídavé zahřívání a kování, které muselo být jednou z
188
prvních operací v práškové metalurgii, kterou známe v dnešní době. Na konci roku 1803 použil 220 kg
ryzího kovu, přičemž velkou část z něho na rozměrné nádoby na koncentrování kyseliny sírové.
142 Kolenový lis používaný Wollastonem v roce 1828 pro zpevňování platinového prášku; 0.67 palce = 1
stopa
Určité množství surové platiny zpracovávané Wollastonem pocházelo od muže jménem Johnson, který v
Londýně vykonával praxi prubíře rud. Je pravděpodobné, že byl jedním z členů rodiny, která se stala velmi
známou v platinovém průmyslu, a víme, že Percival Johnson se výrazně zajímal o kovy, že kolem roku 1812
zaslal zprávu do Philosophical Magazine (Filozofického magazínu). Percival Johnson se od roku 1817
specializoval v rafinaci a zpracování platiny a v roce 1851 založil podnik Johnson, Matthey and Co. 31
Původně byly spoje v platinových pleších vytvářejících zásobníky na kyselinu zhotovovány pájením zlatem, ale
v roce 1861 Johnson a Matthey uskutečnili tavné sváření kovu pomocí dmýchací píšťaly. V roce 1874 bylo v
Conservatoire des Arts et des Metiers v Paříži, pod vedením Deville pravděpodobně roztaveno a odlito určité
množství z 236 kg slitiny platiny a iridia, uskutečněné v peci poháněné kyslíkovým plynem ze spalování uhlí.
OSTATNÍ TRADIČNÍ NEŽELEZNÉ KOVY
Znovuzískávání olova pokračovalo ve starých liniích ve vysoké peci a plamenné peci, které téměř úplně
nahradily kuplovací pece. Rafinační procesy byly urychleny v roce 1850 nahrazením Pattisonova procesu
Parkesovým procesem, určeným pro zpracování stříbra. 33, 34 Tento proces zahrnoval reakci mezi stříbrem
rozpuštěným v olovu a přidaným zinkem pro vytvoření sloučeny stříbra a zinku (Ag 2Zn3), která vyplouvá na
povrch roztaveného olova. Tyto "krusty" mohly být odebrány, zinek odstraněn zahříváním ve vakuu a stříbro
vytěženo v ryzí formě kupelací, stejně jako dříve. Ostatní nečistoty jako antimon a cín (ze zbytků pájek) mohly
být odstraněny oxidací nebo selektivními reakcemi s činidly jako je hydroxid sodný.
Opravdu velký rozvoj nastal při získávání drahých kovů. Zpřístupněním USA, Kanady a jižní Afriky, se staly
známými náplavové ložiska a daly tak vzniknout "zlaté horečce". V jižní a střední Americe byla tato ložiska
známá přinejmenším indiánským obyvatelům, kteří je malou měrou využívaly, ale severoameričtí indiáni byly
z nějakého důvodu vcelku spokojeni s mědí, jak je uvedeno v kapitole 1. Bylo zjištěno, že původní ložiska, ze
kterých vznikly náplavové ložiska, obsahovaly částečky zlata tak kvalitní, že byly zdatně znovuzískávány
tradičními starými metodami propírání a amalgamací. Rtuť se na zpracování některých těch rud začala stávat
příliš drahou a to je právě příčinou objevu technologie kyanidování J. S. McArthurem a R. a W. Forrestem v roce
1887, která se ukázala být velmi důležitá.29 Tyto pánové pracovali pro Tharsis Copper Company v jižním
Španělsku, která dolovala pyrit s nízkým obsahem mědi, ale s významným obsahem drahých kovů. Zjistili, že
zředěný roztok alkalických kyanidů může rozpustit drahé kovy a zlato se stříbrem se může vysrážet z roztoku
zinkovým práškem. Touto cestou může být zlato výnosně získáno z písků, obsahující i tak malé množství jako
jeden díl ze tří milionů a z křemičitých hornin a železného klobouku obsahujících jeden díl z 100 000 (0.001 %).
Změny v technologii tavení a odlévání
Až do poloviny 19. století existovaly pouze tři typy pecí používané pro tavení kovů. Mezi ty patří plamenná
nebo pálací pec vyhřívaná uhlím, kelímková pec a kuplovací pec vyhřívaná koksem. Aluminotermická metoda,
při které je teplo vytvářeno exotermickou reakcí mezi oxidy železa a hliníkovým práškem a která byla zavedena
Goldschmidtem v 90. letech 19. století a v malém měřítku byla používána pro redukci, tavení a sváření a v
omezeném rozsahu je stále používanou metodou až do současnosti.
Příchod lacinější elektřiny z generátorů stejnosměrného proudu umožněného Moissanem v roce 1892,35 využily
elektrické obloukové pece k redukci vápna koksem pro výrobu karbidu vápníku, který činil výrobu acetylenu pro
sváření plynem úspornější. V elektrické obloukové peci je oblouk zapálen mezi elektrodou a samotnou vsázkou.
Posledně jmenovaný postup je výkonnější, ale často obtížněji kontrolovatelný.
V roce 1898 získal Ital Stassano patenty na využití obloukové pece při výrobě oceli přímo z železné rudy. Po
intenzivním vývoji zejména v Norsku byl tento typ pece (známý jako Tysland-Holeho pec) od pozdních 40. let
20. století v severním Norsku používán na výrobu surového železa.
Důležitým pokrokem v této oblasti byla Soldebergova elektroda, která je tavena in situ v průchodu proudu a
tepla v peci. Směs uhlíku a bitumenu je umístěna v tenké trubici z plávkové oceli, která se přivádí do pece,
189
elektroda se spotřebovává, a prochází procesem vypalování. Tato technologie umožňuje použití velmi
rozměrných elektrod a byla převzata do Hall-Heraultových hliníkových pecí, využívající hliníkové pouzdro.
Tří fázová oblouková pec s bazickou nebo kyselou vyzdívkou se ukázala být mnohem úspornějším způsobem
výroby oceli tavením a legováním odpadu a v počátcích využívanou na výrobu oceli oxidací surového železa
kyslíkovým paprskem, tímto způsobem zcela nahrazující otevřenou výhňovou pec.
Zároveň byl využíván induktivní efekt elektřiny, využívající vysokofrekvenční střídavý proud, kdy teplo může
být ve vsázce vyvolané cívkou s vířivým proudovým efektem. Cívka musí být vodou chlazena a pec se podobá
kelímkové peci s cívkou zabudovanou do vyzdívky. Jinak může být v peci použit nízkofrekvenční proud, ve
které je spojené vynutí s transformátorem s železným jádrem. Tento typ byl patentován v roce 1887 S. Z. de
Ferrantim. Modernější vývoj ukázal, že v případě železných kovů je možné se obejít bez železného jádra a stále
používat běžný 50 Hz střídavý proud.
Elektrické pece se ukazují být jako ekonomičtější, protože distance mezi cenou elektřiny a ostatních paliv se
zužuje. Vyšší dosažitelná produkce na jednotku investičních nákladů a nižší náklady na údržbu mírně
vyrovnávají dodatečné náklady na výrobu elektřiny.
Z pohledu slévárny je stále převládající technikou formování do písku, ale bylo rozvinuto velké množství dalších
technologií. Formování do písku bylo samo o sobě automatizováno použitím modelových plátů, které
obsahovaly širokou oblast dělených dřev nebo kovových modelů rozdílných velikostí a tvarů, upevněných na
desku takovým způsobem, že nevznikl žádný zbytečný prostor ve formovacím rámu. Formování samo o sobě
bylo prováděno stroji, kdy je písek vrhán a stlačován na určité místo a dokončená forma je následně umístěna na
dopravník a automaticky vyplněna z licí pánve a mezipánve.
Odstředivé lití využívající odstředivou sílu pro zvýšení hustoty lití bylo zavedeno po druhé světové válce ve
vedoucích závodech odlévající litinové trubky.36 Technologie horizontálního odstředivé lití byla pro vždy
upřednostňována pro lití potrubí a vedoucí slévárna v Británii instalovala tuto jednotku v roce 1919. V dnešní
době je tento proces používán pro vnitřní pouzdra válců spalovacích motorů a pro ozubené polotovary.
Pro menší díly s důležitým detailem byla obnovena technologie lití na ztracený vosk v moderních formách,
využívající jednorázové plastické modely nebo ztuženou rtuť v případě Mercastova procesu. Obě tyto
technologie jsou schopné poskytovat kvalitnější jakost povrchu odlitků do takové míry, že je zapotřebí pouze
minimální opracování odlitků (dohotovení). Díly středně pokročilé ve velikosti mohou být nyní zhotovovány
formováním do skořepiny, při které jsou v tenké vrstvě naneseny na kovové modely písčito-pryskyřičné směsi a
jsou vytvrzeny infračerveným zahříváním. Nebo v jiném případě může být písek promíšen s křemičitanem
sodným (vodní sklo) a vytvrzen průchodem oxidu uhličitého; tato metoda je často používaná při výrobě jader.
Sváření
Až do poloviny 19 století bylo převládající technologií spojování kovů kovářské sváření a nýtování. Druhý
uvedený postup mohl být použitý pouze na spojování tenkých plechů a problém s prvním uvedeným postupem
často vedl k selhání, pokud byl aplikován na rozměrnější konstrukce. Kovářské sváření bylo také s úspěchem
využito při výrobě záďových rámů u lodí, kotev a rozměrných konstrukcí a byl zároveň používán při výrobě
hliníkových nádob před příchodem tavného sváření acetylenem (viz obrázek 143).
Myšlenka vysokoteplotního plamenu plynu využívající nucený tah nebyla nová a byla využívána Johnsonem a
Mattheyem v roce 1861 při sváření platiny. Snadno a pohodlně přenosná výroba acetylenu reakcí mezi karbidem
vápníku – jako takovým levně vyráběným v elektrických obloukových pecích – a vodou, přičemž spalování
acetylenu za vysokých teplot s kyslíkem produkovalo právě koncentrovaný zdroj tepla potřebný k tavnému
sváření. Když byl tento proces použit na svařování tenký plechů v mnoha aplikacích, rychle nahradil kovářské
svařování a nýtování a byl zároveň rozšířen o nové materiály jako hliník a hořčík.
Princip elektrického oblouku byl poprvé objeven H. Davym v roce 1801, ale trvalo dalších 80 let, než bylo
možné na ulicích spatřit uhlíkové obloukové lampy a oblouk z kovového uhlíku, používaného pro elektrické
sváření olova De Meritensem.37 V roce 1887 rus Bernados vydal patent na obloukové svařování ocelí uhlíkem,
při kterém byla uhlíková elektroda kladně nabitá a kov tvořil zápornou elektrodu. Nicméně tato technologie
zaváděla uhlík do taveniny a činila ji křehkou; tento problém byl později překonán použitím uhlíku jako záporné
elektrody a v roce 1902 proces získal svou komerční hodnotu. Vsázka byla roztavena a prostřednictvím
190
roztaveného konce „svařovacího drátu“ zavedeného do obloukového sváření mohl být dodán přídavný materiál.
Spalování uhlíku za vzniku oxidu uhelnatého chránilo svařovanou oblast proti oxidaci.
143 Kovářské svařování rámu zádě plavidla (s laskavým svolením R. C. Bensona)
Technologie obloukového svařování kovů, při které je oblouk zapálen mezi drátem svařovaného kovu a
svařovaným dílem byl patentován v roce 1879 Slavianoffem a ve Velké Británii použit kolem roku 1888. 37
Přesto tato metoda nebyla příliš úspěšná, protože roztavená lázeň ocelového sváru se stala křehkou vlivem
znečištění kyslíkem a dusíkem z atmosféry. Tento problém byl nakonec vyřešen krytím oblouku struskovým
povlakem, technologií zavedenou Švédem Oscarem Kjellborgem v roce 1910 a tato technologie je stále
nejpoužívanější metodou tavného svařování. Určité tavidla musejí být odstraněna z jednoho konce, nicméně před
kontaktem může být mezi zdrojem elektřiny a kovovým jádrem. Okolo roku 1934 byla tato technologie použita i
v civilním inženýrství a v námořním konstruktérství. Protože tavidla nejsou elektricky vodivá, může být za
účelem učinit proces kontinuálním a automatickým tavidlo aplikováno do spojované oblasti předtím, než jí
zasáhne oblouk, jako při technologii „Unionmelt“. Nebo v jiném případě může být krytí tavidlem provedeno
vedením vestavěného spirálovitého drátu, přes který může být proud přenášen z kontaktního pouzdra do
kovového jádra, protože elektroda nanášeného drátu prochází skrze svařovací hlavu.
Příchodem levnějšího helia, argonu a oxidu uhličitého údajně přestalo být v mnoha případech použití tavidel
nutnými, protože byla získána ochrana z těchto inertních plynů, tudíž neoxidujícími plyny dodávaných k dílu
prostřednictvím koncentrické trubice spolu se svářecím drátem. V některých případech je mnohem výhodnější
použít netavitelné wolframové elektrody a svařovací drát, stejně jako při svařování kyslíko-acetylenovým
plamenem.
Nové vysokoteplotní zdroje tepla jako je paprsek elektronů a laser poskytly nové možnosti svařování kovů a
bezpochyby mnoho dalších ještě přijde. Ale na spodní teplotní hranici jsme spatřili obnovení kovářského sváření
takovým způsobem, který může být prováděn na čistých kovech zastudena při pokojové teplotě a za vysokého
tlaku nebo při mírně zvýšených teplotách, ale stále pod teplotu tání kovů – využívající poněkud nižší tlaky.
Dokonce je při spojování kovů jako zdroj tepla využitelné i tření.
Protlačování
Nový výrobní proces začal být používaný v počátečních letech 19. století. Jednalo se o technologii
protlačování,33 jejíž první patent byl vydán Josephu Brahamovi v roce 1797 (obrázek 144). Jeho technologie byla
použita při výrobě olověných trubek, ale využívající roztavené olovo, kdy se v zásadě jednalo o lití pod tlakem,
než o protlačování tuhého kovu, pod kterým proces chápeme v dnešní době. Technologie protlačování tuhého
olova, využívající mnohem vyšší hydraulické tlaky byla poprvé použita Burrem v roce 1820 opět na olověné
trubky pro kanalizaci. V roce 1897 byla stejná technologie využívaná pro oplášťování elektrických kabelů.
144 Detaily technologie protlačování
Použití protlačování kovů s vysokým bodem tání záviselo na objevu speciálních vysokoteplotních ocelí a
nemohlo tak být učiněno až do roku 1894, kdy byl G. A. Dick schopný vytlačit určité slitiny mědi. Když se stal
hliník mnohem běžnějším, bylo brzy zjištěno, že je ideálním kovem pro tuto technologii a od roku 1930 tak byly
v hliníku a jeho slitinách vytlačovány stále komplikovanější tvary.
Konečný vývoj směřoval k aplikaci této technologie na ocel, která se začala uplatňovat ve 30. letech 20. století.
Zatímco slitiny mědi měly tendenci vytvářet mezi předvalkem a zásobníkem oxidy s mazacími vlastnostmi,
nebylo tomu tak v případě ocelí. V tomto případě bylo od roku 1950 záměrně používáno mazadlo na bázi skla,
které bylo naneseno na zásobník jako svazek skleněných vláken.
Odkazy
1 J. C. CARR and W. TAPLIN: "History ofthe British steel industry", 1962, Oxford, Blackwell.
2 H. D. WARD: J. Iron Steel Inst., 1972, 210, 396.
3 J. A. JONES: ibid., 1872, 278.
4 W. K. V. GALE: "The Black Country iron industry", 1966, London, The Iron and Steel Institute.
5 CARR and TAPLIN: op. cit., 31.
191
6 H. O"NEILL: Metals and Materials, 1969, 3, (8), 312.
7 M. L. PEARL and J.P. SAVILLE: J. Iron Steelinst., 1963, 201, 745.
8 A. BIRCH: Nachrichten aus der Eisen-Bibliotek, Schaffhausen, 1963, (28),129;1964, (30),153.
9 W. M. LORD: TNS, 1945-7, 25, 163.
10 H. BESSEMER: Report to The British Assoc., Cheltenham, 11 Aug., 1856, (The Times, 14/8/1856).
11 M. OSBORN: "The story of the Mushets", 1952, London.
12 R. F. MUSHET: Patent No. 2219, 22 Sep., 1856
13 L. G. THOMPSON: "Sydney Gilchrist Thomas- an invention and its consequences", 1940, London, Faber
and Faber.
14 S. G. THOMAS and P. C. GILCHRIST: J. Iron Steel Inst., 1879, (1), 120.
15 L. AITCHISON: "A history of metals", Vol. 2,512, 1960, London.
16 H. HELLBRUGGE: Durrer Festschrift, 295.
17 T. K. DERRY and T. J. WILLIAMS: "A short history of technology", 746, 1960, Oxford, Clarendon Press.
18 W. E. HOARE: Bull. lnst. Metallurgists, 1951, 3, (1), 4.
19 K. C. BARRACLOUGH: Osobní komunikace.
20 L. AITCHISON: op. cit., 574.
21 SIR R. HADFELD: Chern. and Ind., 1925, 44, 1.
22 JAMES RILEY: J. lron Steel Inst., 1889, (1), 45.
23 C. S. SMITH (ed.): "The Sorby centennial symposium on the history of metallurgy, (1963, Cleveland), 1965,
London, Gordon and Breach.
24 W. H. HATFELD: "Cutlery; stainless and otherwise", pp.31, Sheffield; address to the Sheffield Trades
Technical Society, 17/ 12/ 1919.
25 SIR R. A. HADFIELD: Metallurgy; its influence on modern progress", 1925, London, Chapman and Hall.
26 R. A. MACKAY: Bull. Inst. Metallurgists, 1951,3, (3), 15.
27 YAN-HANG: Rev. Aluminium, 1961, (283), 108.
28 M. COOK: J. Inst. Metals, 1953-4, 82, 93.
29 S. G. CHECKLAND: "The mines of Tarshish" 1967, London, Collins; and D. AVERY: "Not on Queen
Victoria"s birthday" , 1974, London, Collins.
30 E. J. PRYOR: "Mineral processing", 3 ed., 458, 1965, Elsevier.
31 D. McDONALD: "Ahistoryofplatinum", 1960, London.
32 W. H. WOLLASTON: Phil. Trans. Roy. Soc., 1829,119, 1; reprinted and edited by J. Gurland in
"Metallurgical Classics", 573, Jul. 1967, ASM.
33 J. PERCY: "The metallurgy of lead", 1870, London.
34 J. SMYTHE: "Lead", 1923, London, Longmans.
35 M. LORIA and B. BONI: "Contribution Italiennes a l"Electrosiderurgie", Vol. VI,280,1965, WarsawKrakow, Actes du XI Congres Int. d" Hist. des Sciences.
36 K. R. DANEL: Mech. Engineering, 1951, 73, 644.
37 K. WINTERTON: Welding, 1962, 30, 438, 488.
38 C. E. PEARSON: "The extrusion of metals", 1 ,1944, London, Chapman and Hall.
192
Přílohy
PŘÍLOHA 1
Technický slovník
Alenbik Horní část destilačního zařízení, které je umístěno na destilační nádobě a obsahuje odtokovou hubici
spojenou s kondenzační nádobou.
Alfa mosaz Slitina mědi obsahující více než 30 % zinku.
Alfa-delta eutektoid Tvrdá složka obvykle přítomná ve struktuře litých bronzů obsahujících více než 6% cínu.
Žíhání Proces změkčování kovů vytvrzených při zpracování za studena (kováním). Dosažení nejnižší teploty, při
které bude kov změkčen a bude lépe mechanicky zpracovatelný oproti původnímu stavu.
Argentojarosity Minerály s vysokým obsahem stříbra vypadající jako jíly, které se čas od času vyskytují
v sekundárně obohacených zónách ložisek kovů.
Argol Načervenalá usazenina vyskytující se na dně vinných sudů; v podstatě se jedná o surový hydrogenvinan
sodný a draselný
Austenit Nemagnetická forma železa, která se za normálních podmínek vyskytuje pouze za vyšších teplot
(přibližně nad 720°C). Uhlík zde může být rozpuštěn až do koncentrace kolem 1,8 % při teplotě 1150°C a
snadno podléhá difůzi.
Azurit Základní modrozelený uhličitan měďnatý (2CuCO3.Cu(OH2)).
Miska Typ ploché a rovné keramické nádoby, která byla široce rozšířená během doby bronzové.
Železná houba nebo přímo redukované železo Železo, které bylo vyráběné v tuhém stavu přímo jako výsledek
redukce (tavby) železných rud. Čisté železo taje při 1535°C, ale přímo redukované železo nebylo obvykle
ohříváno nad hranici kolem 1250°C. Obsah uhlíku je proměnlivý, ale obvykle nízký. Přímo redukovaná železa
s vysokým obsahem uhlíku mají podobné vlastnosti jako moderní uhlíkové oceli.
„Zažehnutí“ Zapálení vysoké pece.
Tvrdé pájení Spojování dvou kusů tuhých kovů s pomocí roztavené slitiny mědi a zinku (mosazi). V moderních
postupech byla tato technika rozšířena o více druhů roztavených kovů
Kalamín Minerál obsahující zinek; ve starověku značně používaný uhličitan ZnCO 3, v současné době nazývaný
smithsonit.
Uhlík14 (C14) izotop Viz Radioaktivní izotopy.
Kasiterit Oxid cíničitý SnO2.
Cementovaný prut Železný prut nauhličený v cementační peci. Během tohoto procesu se slabě vyvíjí oxid
uhelnatý způsobující cementaci.
Cementování V souvislosti s železem se jedná o pohlcování uhlíku z prostředí obsahující uhlík, jako je dřevěné
uhlí. V případě mědi (cementovaná měď) se jedná o precipitaci ryzí mědi na úlomky železa z měděných roztoků.
Cementit Sloučenina nebo karbid železa se vzorcem Fe3C. Velmi tvrdá a křehká, tvoří jednu ze složek perlitu.
Také se vyskytuje jako oddělená složka na hranicích zrn tvářeného železa obsahující kolem 0 - 0,2 % uhlíku a
také v železe obsahujícím více než 0,89 % uhlíku. V druhém případě může vytvářet Widmasstatenovu strukturu.
Ta se často vyskytuje v bílé litině v perlitu jako izolovaná složka. Uhlík v cementitu je obvykle nazýván jako
„chemicky vázaný uhlík“ pro jeho odlišení od formy uhlíku známého jako grafit.
Kohenit Karbid železa.
Kolódiová deska Prvotní forma fotografické desky, do které byly stříbrné soli rozptýlené v roztoku
nitrocelulózy v alkoholu a etheru.
193
Vršek formy Horní část dvoudílné formy; v některých případech tvoří jádro spodní část (viz níže), ale mnohem
běžnější je mít horní a spodní část (spodek formy).
Jádro Část formy vložená tak, aby byla vznikla v konečném odlitku dutina.
Dendritické odmíšení Termín používaný pro popis segregace, která se objevuje při tuhnutí krystalů kovů v
tavenině slitiny. Tavenina má jednotné složení v tekutém stavu, ale během ochlazování se často objevuje
segregace (odmíšení) a výsledkem je jasně čitelná makroskopická struktura.
Destilační nádoba Nádoba s úzkým hrdlem, která je umístěna na alembiku (viz výše).
Shánění (kupelace) Odstranění olova oxidací při získávání stříbra.
Dendrity Růst tuhého kovu či složky rostoucí z tavenin ve tvaru kapradiny nebo listoví. Mnoho čistých kovů a
slitin tuhne tímto způsobem, stejně jako některé složky strusek jako wustit a magnetit ve fayalitu.
Razidlo Matrice obvykle vyrobená z kovu pro výrobu dekorativního plechu nebo mincí.
Efekt vířícího proudu Ohřevný efekt střídavého proudu vedoucí k hysterezi.
Elektrum Bělavá slitina zlata a stříbra obsahující více než 40 % stříbra.
Rovnoosý Výraz používaný u krystalů, které jsou přibližně stejně široké jako dlouhé.
Leptání Vyvolání struktury kovu působením kyselin nebo jiných roztoků.
Fahlerz Ruda ze sekundárně obohacené zóny ložisek mědi relativně bohatých na arzen, antimon a stříbro.
Fayalit Křemičitan železnatý.
Okénkovitá sekera Sekera s otvorem na topůrko s polokruhovými otvory.
Střížek Meziprodukt, ze kterého jsou raženy mince.
Bessemerování Míchání povrchu lázně roztavené mědi za účelem odstranění nečistot selektivní oxidací.
Tavidlo Vápenec nebo jiný materiál přidávaný do redukční vsázky pro vytavení snadno tekoucí strusky.
Železo gama viz Austenit.
Hlušina Nežádoucí minerál.
Železný klobouk Část železorudných ložisek, ze kterých byl hledaný kov vyloužen a která je obohacena o
železo.
Dělovina Ternární slitina mědi, zinku a cínu; moderní červený bronz obvykle obsahuje méně zinku než cínu,
některé obsahují tyto prvky ve stejném poměru, současně s olovem (85.5.5.5).
Tvrdost Tvrdost kovů je obvykle měřena intendančními zkouškami. Tvrdost je odhadnuta z velikosti nebo
hloubky průniku získaného zatíženou kuličkou nebo diamantovým jehlanem. Při měření tvrdosti jsou nejvíce
rozšířené dvě stupnice měření – diamantovým jehlanem (HV) a podle Brinella (HB). Mezi 0 a 300 jsou tyto
systémy ekvivalentní. Pro tvrdosti nad 300 je při této práci používána pouze soustava diamantových jehlanů.
Hematit Oxid železitý (Fe2O3); obvykle červený, někdy černý.
Lupínkový grafit Lupínky volného grafitu, které mohou v některých případech plavat na povrchu litiny, když
opouští vysokou pec nebo kuplovnu.
Loužení Odstraňování částic z půdy nebo kovových ložisek vodnými roztoky.
Olověné bronzy Slitiny mědi a cínu obsahující olovo.
Limonit Směs hydroxidů a dalších oxidů železa, například goethit (FeO.OH) a hematit.
Klejt Oxid olovnatý, PbO.
Martenzit Tvrdý produkt získaný kalením železa obsahující uhlík při teplotách nad 720°C. Tvrdost závisí na
míře obsahu uhlíku. Za účelem získání struktury obsahující pouze martenzit musí být teplota nad určitou
hodnotu, závisející na obsahu uhlíku a rychlost kalení musí být extrémně vysoká. Vhodné rychlosti jsou
dosaženy kalením do studené nebo slané vody.
194
Kamínek Směs kovů a síry, často vyrobená v první fázi tavení mědi; v takovém případě je to směs železa a
sulfidů mědi.
Kujná ocel Moderní ekvivalent svářkového železa, ale bez strusky, která dává svářkovému železu vláknitou
strukturu.
Neutron Typ částice přítomné v jádře atomů, která není nositelem náboje.
Niello Směs sulfidů, obvykle mědi a stříbra, která je používána jako černá dekorativní inkrustace na stříbře a
některých dalších kovech.
Pakfong Zkomolenina čínského slova „paitung“ používaného pro označení slitiny obsahující zinek. Další prvky
jsou obvykle měď a nikl; tato slitina je shodná se slitinou niklu a stříbra nebo německým stříbrem.
Rýžování Proces propírání minerálů, při kterých je lehčí nechtěný minerál oddělen od požadovaného minerálu v
mělké nádobě (nebo pánvi).
Perlit Struktura v diagramu železo - uhlík složená se střídajících se vrstviček feritu a cementitu.
Rýžoviště Ložiska uvolněné zvětráváním skal a kumulovaná působením vody
Polování Míchání roztavené mědi dřevěnou tyčí za účelem redukování obsaženého kyslíku uvolněním vodíku a
ostatních plynů vznikajících při suché destilaci dřeva.
Proton Typ částice přítomné v jádře atomu, nesoucí kladný náboj.
Vytvrzování kalením Vytvrzování ocelí zahřátých do červena jejich ponořováním do studené kapaliny jako je
voda, slaná voda nebo olej.
Žernov Kameny používané pro mletí zrna.
Radioaktivní izotopy Prvky obsahující množství izotopů, které chemicky reagují stejným způsobem, ale které
mají mírně rozdílné vnitřní struktury. Některé z těchto izotopů jsou radioaktivní a rozpadají se na stabilní a
měřitelné hodnoty, vyjádřené jako poločas rozpadu, který odpovídá času, při kterém poklesne radioaktivita na
polovinu. Z archeologického úhlu pohledu je nejdůležitějším z těchto izotopů uhlík C14. Tento izotop je
přijímán z oxidu uhličitého obsaženého v zemské atmosféře látkami využívající uhlík, jako jsou rostliny a
zvířata, a pokud jsou takto pevně obsaženy v jejich pozůstatcích, přeměňují se takovým způsobem, že zbývající
množství je úměrné k datu, při které byl uhlík fixován v rostoucí rostlině nebo zvířeti.
Výstružník Nástroj na čištění otvoru provrtaném vrtákem nebo nebozezem.
Plamenná pec Typ pece, ve které je ohřívací plamen odrážen na vsázku od stropu.
Retorta Nádoba, ve které jsou minerály zahřívány za účelem získání nestabilních složek.
Nálitek Otvor, skrz který je vzduch odváděn z formy a stoupá jim kov, když je odléván přes vtokový kanál.
Vtok (nebo Vtokový kanál) Část formy, do které je odléván kov. Kov vyplňující tyto kanály je často nacházen
mezi odpadovým kovem.
Rutil Oxid titaničitý.
Svářková ocel Směs oceli a železa navržená tak, aby poskytovala tvrdé řezné ostří bez zkřehnutí.
Tavení Zahrnuje chemické reakce mezi rudami a palivem nebo mezi zahřátými sulfidickými rudami a
atmosférou. Většina tavících procesů je prováděno nad bodem tání příslušných kovů, hlavní výjimkou je železo.
Míšeň Odpad z tavení olova nebo mědi obsahující vysoký podíl arsenidů, tj. sloučeniny arsenu.
Vysokopecní zrcadlovina; litina obsahující vysoký podíl manganu, který stabilizuje uhlík jako cementit a který
materiálu dává bílý lom.
Cínatan Sulfid cínatý, SnS tuhý roztok s Cu a Fe, který poskytuje Cu2FeSnS4.
Steatit Měkký křemičitan, do kterého se snadno ryje; také nazýván mastek.
195
Šablona Dřevěná deska používaná při formování rotačního komponentu; její hrana je tvarovaná do profilu
formovaného objektu a otáčením vytváří jeho tvar.
Trn Výstupek nože nebo hrotu oštěpu, který přechází do násady.
Odpich strusky Struska vytékající ven z pece v tekutém stavu.
Troilit Sulfid železnatý takřka výhradně spojovaný s meteority.
Troostit Složka ve fázovém diagramu železo - uhlík ve které má cementit a ferit radiální rozložení utvářející
sférolity; vzniká pomalým kalením (v oleji).
Radiální čepy Otočné čepy, které umožňují kývání nádoby nebo zavěšení jádra ve formě.
Zinkit Bílý oxid zinečnatý (ZnO) vylučovaný při tavení rud bohatých na zinek.
Výfučna, dyzna Trubice pro dmýchání vzduchu do pece.
Dvojčata Dislokace v krystalech, které ukazují, že struktura byla tvářena, většinou kováním nebo ohýbáním.
Vakance Body v běžném atomárním uspořádání kovu, kde chybí atom.
Widmanstattenova struktura Struktura vyskytující se v ocelích, které byly upraveny rychlým ochlazením z
vysokých teplot (okolo 1000°C). Precipitace feritu nebo cementitu zaujímají místo podél určitých krystalových
ploch, formujících síťové uspořádání. Stejný typ struktury se vyskytuje v oktaedritických meteoritech.
Mechanické vytvrzování Když jsou kovy kovány při nízkých teplotách, stávají se tvrdší a pevnější. Pokud je
teplota zpracování zvýšena, je dosaženo bodu, při kterém k vytvrzování již nedochází, tj. dosažení teploty
zpracování za tepla. Dělicí čára mezi zpracováním zatepla nebo zastudena pro olovo je přibližně při pokojové
teplotě; pro čisté železo je okolo 600°C.
PŘÍLOHA 2
Poznámky k váhovým jednotkám, mechanickému namáhání a tvrdosti kovů
Kvůli zájmu o jednotnost a snadnější vzájemné porovnávání byly všechny váhové jednotky převedeny na
metrické jednotky s takovou pečlivostí, jakou jejich kontext dovolil. Obecně platí, že tuna z angloamerické
váhové soustavy se bez výraznější změny stala metrickou tunou (t). V některých případech jsou 2 % významnou
odchylkou a při převádění jednotek byl tento rozdíl brán v úvahu.
Drahé kovy v minulosti a v určité míře i v současnosti byly váženy v jednotkách trojských uncích a obsah
drahých kovů v rudách a obecných kovech byl také udáván v trojských uncích na tunu angloamerické váhové
soustavy. Ve všech případech byly tyto hodnoty převedeny jejich násobením hodnotou 30.5 na gramy na
metrickou tunu.
Pokud jde o jednotky mechanického namáhání a tlaku, všechny hodnoty byly převedeny do soustavy SI
(mezinárodní soustavy jednotek). Pro ty, kteří neznají tyto jednotky, 1 t/palec 2 je ekvivalentní k 154 MN/m2 a
hodnota tlaku vzduchu 1 libra/palec2 se rovná 0.069 barů (6.9 kN/m2). Tvrdost je obvykle měřena intendančními
zkouškami, při kterých se využívá specielně tvarované intendanční tělísko, které je vtlačeno do povrchu kovu při
kontrolovaných hodnotách času a zatížení. Jednotky "HV" odpovídají zkoušce tvrdosti Vickersovou metodou,
využívající diamantový jehlan; hodnoty uváděné v této práci odpovídají použitému zatížení v jednotkách kg.
Hodnoty tvrdosti uváděné před písmeny jsou v kg/mm2 a jsou obecně porovnatelné bez ohledu na zatížení. V
některých případech je tvrdost udávaná jako "HB", která odpovídá systému měření podle Brinella. Výsledky v
udávaném rozsahu jsou zhruba srovnatelné s hodnotami v jednotkách "HV".
PŘÍLOHA 3
Periodická tabulka prvků
Prvek
Hliník
Antimon
Symbol
Al
Sb
Měrná hmotnost
2,70
6,62
Teplota tání (°C)
659,7
630,5
196
Arsen
Beryllium
Bismut
Bor
Kadmium
Vápník
Uhlík
Cer
Chlor
Chrom
Kobalt
Měď
Fluor
Germanium
Zlato
Vodík
Indium
Železo
Olovo
Lithium
Hořčík
Mangan
Rtuť
Molybden
Nikl
Niob
Dusík
Kyslík
Fosfor
Platina
Draslík
Selen
Křemík
Stříbro
Sodík
Síra
Telur
Thalium
Cín
Titan
Wolfram
Vanad
Zinek
Zirkon
As
Be
Bi
B
Cd
Ca
C
Ce
Cl
Cr
Co
Cu
F
Ge
Au
H
In
Fe
Pb
Li
Mg
Mn
Hg
Mo
Ni
Nb
N
O
P
Pt
K
Se
Si
Ag
Na
S
Te
Tl
Sn
Ti
W
V
Zn
Zr
5,73
1,8
9,75
3,33
8,65
1,54
3,52
6,79
816,8
1278 ± 5
271,3
6,73
8,71
8,95
1890
1495
1083
5,46
19,3
958,5
1063
7,28
7,88
11,34
0,53
1,74
7,42
13,60
9,01
8,9
8,4
156,1
1535
327,4
186
651
1260
- 38,9
2620± 10
1455
1950
1,83
21,37
0,87
4,8
2,42
10,53
0,97
2,1
6,25
11,86
7,29
4,5
19,1
5,69
7,16
6,44
44,1
1773,5
62,3
217
1420
960,8
97,5
112,8
452
303,5
231,9
1800
3370
1710
419,5
1900
320,9
640
PŘÍLOHA 4
Přibližné údaje o začátcích období kovů (př. n. l. pokud není uvedeno jinak)
Archeologické
období
Eneolit
Doba kovová
Přírodní
měď *
Anatolie
Troad
Raná doba
bronzová
Redukovaná
měď
"Raná doba
bronzová"**
5000
3000
Střední a
pozdní
doba
bronzová
Vrcholná
doba
bronzová
2000
Raná doba
železná
Doba
římská
1000
30
pozdní
doba
železná
197
Egypt
Palestina
3500
2900
1900
1000
100
Mezopotámie 7000
4000
3500
2800
1200
100 n. l.
Egejská oblast
3300
2500
2000
1000
150
Itálie
3000
2000
1200
800
250
Ibérie
3000
1500
1000
700
200
JV Evropa
5000
4500
3000
1500
700
100 n. l.
SZ Evropa
2200
1800
1200
500
50
400 n. l.
V Evropa a
2200
1500
700
400
Rusko
Dálný východ
1500
1300
700
západní
500
Afrika
východní
200
1 n. l.
Afrika (Núbie,
Súdán)
jižní Amerika
700 n. l.
1000 n. l.
1400 n. l.
severní
4000
Amerika
Poznámka: tyto údaje jsou velmi přibližné a jsou předkládány jako pomůcka; probíhají stálým zpřesňováním
* nejstarší známé použití ryzí mědi
** zahrnují arsenové mědi a bronzy s nízkým obsahem cínu
PŘÍLOHA 5
Čínská chronologie
Dynastie
Šang (nebo Yin) raná (předAnyang)
Šang pozdní (Anyang)
Západní Čou
Východní Čou (období jar a
podzimů)
Východní Čou (období válčících
států)
Čchin
Chan
období tří království
západní Ťin-Toba
Suej
Tchang
Sung
mongolské období
Ming
Čching
Období
raná doba bronzová
Datace
1500-1300 př. n. l.
pozdní doba bronzová
pozdní doba bronzová
raná doba železná
1300 - 1000 př. n. l.
1027-771 př. n. l.
770-475 př. n. l.
475-221 př. n. l.
221-206 př. n. l.
206 př. n. l. - 220 n. l.
221-264 n. l.
265-580 n. l.
581-618 n. l.
618-906 n. l.
906-1279 n. l.
1280-1368 n. l.
1368-1644 n. l.
1644-1911 n. l.
PŘÍLOHA 6
Doporučená periodika a jejich zkratky
Acta Met. Sin.: Acta Metallurgia Siniatica, Peking
Act. Congr. Int. Sci: Actes du VII" Congres International des Sciences Prehistoriques et Protohistoriques;
Prague1966
AJA: American Journal of Archaeology, Baltimore, USA
AJS: American Journal of Science, Newhaven, USA
198
AMNH: American Museum of National History, New York
Ann. des Mines.: Annales des Mines, Paris
Antiquity: Antiquity, Cambridge, UK
Ant. J.: Antiquaries Journal; Journal of the Society of Antiquaries, London
Apulum: Cluj, Romania
Arch.: Archaeologia (Miscellaneous Tracts relating to Antiquity), Society of Antiquaries, London
Archaeology: The Archaeological Institute of America, New York
Arch. Ael.: Archaeologia Aeliana, Society of Antiquaries, Newcastle upon Tyne
Archeom.: Archaeometry, Cambridge, UK
Arch. Aust.: Archaeologica Austriaca, Vienna
Arch. Camb.: ArchaeologiaCambrensis,Cardiff
Arch. Cant.: Archaeologia Cantiana, Kent Archaeological Soc., Maidstone
Arch. Eisenh.: Archiv fi.ir das Eisenhiittenwesen, Dusseldorf Verein Deutscher Eisenhiittenleute
Arch. J.: Archaeological Journal, Royal Archaeological Institute of Great Britain and Ireland, London
ASM.: American Society of Metals, Metals Park, Ohio, USA
Atti CISPP: Atti, VI Congresso Internationale delle Scienze Preistoriche E Protostoriche, Roma
Brit. Assoc.: Reports of the British Association for the Advancement of Science, London
BRGK: Bericht der Romisch-Germanischen Kommission, Frankfurt
BSA: Annual of the British School at Athens, London
Bull. Chern. Soc. Japan: Bulletin of the Chemical Society, Japan
Bull. HMG: Bulletin of the Historical Metallurgy Group, London
Bull. Inst. Metallurgists: Bulletin of the Institution of Metallurgists, London
CAH: Cambridge Ancient History, Cambridge, UK
Chem. Ind.: Chemistry and Industry, London
Copper NA: Copper in Nature, Technics, Art and Economy, Norddeutscher Affinerie, Hamburg, 1966
Copper: Copper Development Association, London
Corn. Arch.: Cornish Archaeology, Camborne
Current Anthrop: Current Anthropology, Chicago, USA
Durrer Festschrift: Vita pro Ferro, Festschrift für Robert Durrer, 1965, Schaffhausen
EA News: Edgar Allen News, Sheffield
Econ. Hist. Rev.: Economic History Revue, London
Eng. and Mining J.: Engineering and Mining Journal, New York
Eng. Hist. Rev.: English Historical Review, London
FHS: Flintshire Historical Society, UK
FTJ: Foundry Trade Journal, London
Gallia: Gallia Prehistoire, Paris
Hesperia: Journal of the American School of Classical Studies at Athens, Cambridge, Mass.
Ind. Arch.: Industrial Archaeology, Newton Abbot, Devon
199
Inst. Arch.: Annual Report of London University Institute of Archaeology
Iran: Journal of British Institute of Persian Studies, Teheran
Iraq: Iraq, Journal of the British School of Archaeology in Iraq, London
Israel Excav. J.: Israel Excavation Journal, Jerusalem
Israel Explor. J.: Israel Exploration Journal, Jerusalem
J. Arner. Chem. Soc.: Journal of the American Chemical Society, Washington, DC
J. Chem. Educ.: Journal of Chemical Education, Easton, Pennsylvania, USA
J. Chem. Soc.: Journal of the Chemical Society, London
J. Chem. Soc. Japan: Journal of the Chemical Society of Japan
JDAI: Jahrbuch des Deutschen Archiiologischen Institutes, Berlin
JEA: Journal of Egyptian Archaeology, London
J. Econ. Hist.: Journal of Economic History, New York
JHMS: Journal of the Historical Metallurgical Society, UK
J. Inst. Metal: Journal of the Institute of Metals, London
J. Iron Steel Inst.: Journal of the Iron and Steel Institute, London
JRAI: Journal of the Royal Anthropological Institute, London
J. Roy. Inst. Cornwall: Journal of the Royal Institution of Cornwall, Truro
J. Roy. Soc. Arts: Journal of the Royal Society of Arts, London
JSAP: Journale de Societe des Americanistes de Paris
J. West Mid. Reg. Studies: Journal of the West-Midland Regional Studies, Wolverhampton
Kuml: Aarhus, Denmark
Mainzer Zeit.: Mainzer Zeitschrift, Mainz
Man: Man, Royal Anthropological Institute, London
MAGW: Mitteilungen der Anthropologischen Gesellschaft in Wien
Mariners' Mirror: Journal of the Society of Nautical Research, Cambridge, UK
Med. Arch.: Medieval Archaeology, London
Met et Civil.: Metaux et Civilisations, Nancy
Met. Ital: Metallurgia Italiana, Milano
Metals and Materials: The Metals Society, London
Metall und Erz: Berlin.
Metaux-Corrosion-Ind.: Metaux Corrosionlndustrie, St. Germain en Laye
Metr. Mus.: Metropolitan Museum, New York
Mikrochim. Acta.: Mikrochimica Acta, Wien
MM: Mining Magazine, London
NA: Norfolk Archaeology, Norwich
Nach. Eisen-Biblio.: Nachrichten aus der Eisen-Bibliothek der Georg Fischer AG Schaffausen
Nat. Tech. Mus. Prague: National Technical Museum, Prague
Nature: Weekly Journal of Science, London
200
North East Ind. Arch. Soc.: North East Industrial Archaeology Society, Teesside
Num. Chron.: Numismatic Chronicle, London
Oxoniensa: Oxford
Palaeohistoria: Groningen
PBA: Proceedings of the British Academy, London
PBNHPS: Proceedings of the Belfast Natural History and Philosophical Society, Belfast
PEQ: Palestine Exploration Quarterly, London
Phil. Mag.: Philosophical Magazine, London
Phil. Trans. Roy. Soc.: Philosophical Transactions of the Royal Society, London
Post Med. Arch.: Post Medieval Archaeology, London
PPS: Proceedings of the Prehistoric Society, Cambridge, UK
Przeglad Arch.: Przeglad Archeologiczny, Poznan
PRIA: Proceedings of the Royal Irish Academy, Dublin
PZ: Praehistorische Zeitschrift, Berlin
Proc. Brit. Acad.: Proceedings of the British Academy, London
Proc. Man. Lit. and Phil. Soc.: Proceedings of the Manchester Literary and Philosophical Society
Proc. Inst. Mech. Engrs.: Proceedings of the Institute of Mechanical Engineers, London
Proc. Roy. Soc.: Proceedings of the Royal Society, London
PSAS: Proceedings of the Society of Antiquaries of Scotland, Edinburgh
P. Thoresby Soc.: Proceedings of the Thoresby Society, Leeds
PUDPS: Proceedings of the University of Durham Philosophical Society
Quart. J. of Sci: Quarterly Journal of Science, London
RA: Revue Archeologique, Paris
Rev. AI.: Revue de 1' Aluminium, Paris
RAJ: Royal Anthropological Institute, London
Rev. d'Hist. des Mines Met.: Revue d'Histoire des Mines et Metallurgie, Geneva
Rev. Met.: Revue de Metallurgie, Paris
RCZM: Romisch-Germanisches Zentralmuseum, Mainz
RHS: Revue d'Histoire de la Siderurgie, Nancy
Roy. Nurn. Soc. Mern.: Royal Numismatic Society Memoir, London
Science: American Association for the Advancement of Science, Washington DC
SE: Studi Etruschi, Firenzi, Italy
Sibriurn: Centro di Studi Preistorice ed Archeologici Varese, Italy
Slovenska Arch.: Slovenska Archeologice, Bratislava
Soviet Arch.: Soviet Archaeology, Moscow
Stahl und Eisen: Verein Deutscher Eisenhüttenleute, Düsseldorf
TCWAAS: Transactions of the Cumberland and Westmorland Antiquarian & Archaeological Society
Tech. et Civil: Techniques et Civilisations, Paris
201
Tech. Cult.: Technology and Culture, USA
THSLC: Transactions of the Historical Society for Lancashire and Cheshire
TLSSAS: Transactions of the Lichfield and South Staffs. Archaeological Society
TNS: Transactions of the Newcomen Society, London
Trab. Antrop. EtnoL Soc. Portug.: Trabalhos Antropologia e Etnologia Soc. Portugal
Trans. AIMME: Transactions of the American Institute of Mining and Metallurgical Engineers, New York
Trans. Amer. Phil. Soc.: Transactions of the American Philosophical Society, Philadelphia
Trans. Birmingham Arch. Soc.: Transactions of the Birmingham Archaeological Society
Trans. Fed. Inst. Min. Engrs.: Transaction of the Federated Institution of Mining Engineers, Newcastle upon
Tyne
Trans. Inst. Min. Met.: Transactions of the Institution of Mining and Metallurgy
Trans. Inst. Welding: Transactions of the Institute of Welding, London
Trans. Roy. Hist. Soc.: Transactions of the Royal Historical Society, London
TWS: Transactions of the Woolhope Naturalists' Field Club, Hereford
Ulster Arch. J.: Ulster Archaeological Journal, Belfast
Ur-Schweiz: Ur-Schweiz, Mitteilungen zur Ur- und Frühgeschichte der Schweiz, Basel
VCH: Victoria County History, London
WMF: Welding and Metal Fabrication, London
World Arch.: World Archaeology, London
Zeit. Numismatik.: Zeitschrift Numismatik, Berlin
Zephyrus: Portugal
Z. Otchlani Wiekow: Warsaw
Základní doporučená literatura
1 H. H. COGHLAN: 'Notes on the prehistoric metallurgy of copper and bronze in the Old World", 1961, Oxford,
Pitt Rivers Museum
2 H. H. COGHLAN: "Notes on prehistoric and Early Iron in the Old World", 1956, Oxford, Pitt Rivers Museum
3 H. R. SCHUBERT: "History of the British iron and steel industry from c.450 BC to AD 1775", 1957, London,
Routledge and Kegan Paul
4 G. AGRICOLA: "De Re Metallica", (trans. H. C. and L. H. Hoover), 1950, London (1st Edn. Mining
Magazine, London, 1912)
5 V. BIRINGUCCIO: "Pirotechnia" (trans. C. S. Smith and M. T. Gnudi). 1959, New York, Basic Books
6 L. AITCHISON: "Ahistoryofmetals", (2vols.), 1960, London, Macdonald and Evans
7 J. PERCY: "Metallurgy; fuel; copper; zinc; brass etc.", 1861, London, Murray
8 J. PERCY: "Metallurgy; iron and steel", 1864, London, Murray
9 J PERCY: "Metallurgy; lead", 1870, London, Murray
10 J. PERCY: "Metallurgy; refractory materials and fuel" (revised edn. 1875), London
11 B. NEUMANN: Die ältesten Verfahren der Erzeugung technischen Eisens, Freiberger Forschungshefte,
Kultur und Technik, 1954, D.6. Berlin
12 L. BECK: "Geschichte des Eisens", (5 vols.) 1884-1903, Braunschweig
202
13 J. NEEDHAM: "Science and civilisation in China", 1976 Vol.5, pt 3, Cambridge University Press
14 J. R. MARECHAL: "Prehistoric metallurgy", 1962, Lammersdorf, Otto Junker GMBH
15 E. R. CALEY: "Analysis of ancient metals", 1964, Oxford, Pergamon
16 R. J. FORBES: "Studies in ancient technology", vols. 7-9, 1964, Leiden, Brill
17 R. F. TYLECOTE: "Metallurgy in archaeology", 1962, London, Edward Arnold
18 C. D. DODWELL (ed.): "Theophilus; De Diversis Artibus", 1961, London, Nelson
19 J. G. HAWTHORNE and C. S. SMITH: "On Divers Arts-the treatise of Theophilus", 1963, Chicago, Chicago
University Press
20 C. S. SMITH (ed.): "The Sorby Centennial Symposium on the History of Metallurgy", 1965, London, Gordon
and Breach
21 G. JARS: "Voyages Métallurgiques", 3 vols., 1774-81, Lyon
22 P. A. DUFRENOY et al.: "Voyage Metallurgique en Angleterre", 2 vols, 1837, Paris
23 D. DIDEROT and J. d" ALEMBERT: "Encyclopedie ou Dictionaire raisonne des Sciences, des Arts et des
Metiers", 1771-80, Paris
24 J. D. MUHL Y: "Copper and tin", Trans. Connecticut Academy of Arts and Sciences: 1973, 43, 155
25 B. ROTHENBERG: "Timna; valley of the biblical copper mines", 1972, London, Thames and Hudson
Mapa 1 Egejská oblast a Blízký východ
Mapa 2 Palestina
Mapa 3 Indie a Dálný východ
Mapa 4 Severní a jižní Amerika
Mapa 5 Západní Evropa
Mapa 6 Britské ostrovy
203
Věcný a jmenný rejstřík
A
Abu Matar, kelímkové pece 21
Acetylen 174, svařování 174
Achard 179
Egejské moře, bronzy z 27
Afghánistán, bronzy z 30
Afrika, železářský průmysl 55, tavení železa 47, římské železářství v 68
Vytvrzování stářím 181
Agricola 95, tavení olova, 113, vysoké pece na cín 117
Návětrné pece 140
Alaca Hüyük, železná dýka z 47
Alcomax 169
Ali Kosh, měďi v 1
Alnico slitina 169
Hliník 169, elektrolýzou 169, vytlačování 175
Hliníkové slitiny, vytvrzování stářím 181, s mědí, čínské 170
Aluminotermické metoda 173
Amerika, Střední a Jižní, měďi v 15-6, zlato v 15
(viz také Severní Amerika, Jižní Amerika, Spojené
Státy, atd.)
Anatolie, měděné strusky 7; nativní měděné předměty 1
Ankara, přírodní měď 2
Antracit, v železářství 136
Antimon, v měděných artefaktech 10, 11
Obloukové svařování 174-5
Argentina, bronzy v 32
Zbroj (viz Brnění, Plátová zbroj, Šupinová zbroj)
Šipky, bronzové, čínské 44, normanské období 79
Arsen, v měděných artefaktech 9, 10; vliv na tvrdost měďi 10; ve středověké oceli 79; zpětné využití cínových
rud 159
Arzenová měd, v Egyptě 12, 26; v Palestině 12; nahrazení bronzem 19
Atomové číslo a hmotnostní číslo 183
Austenitické oceli 168
Rakousko, vysokopecní stavby 132
Automobilové plechové karoserie 167
Ázerbájdžán (viz. Geoy Tepe)
Aztécká civilizace 16
Azurit, v neolitu 1
B
BOS proces 166
Backbarrowská pec 123
Badensko - Bodrogkereszturská kultura 13
Banská Štiavnica, tavba olova 154
Barba, Alonso 95, 113, 118
Bojové sekery, normanské období 79
Bayeuxské gobeníny, zobrazení zbraní 79
Hroby kultury zvoncových pohárů, měděné předměty z 14
Parní motory 124
Becquerel, Henri 184
Zvony, 16. století 112; počáteční, medieval 85-6
Měchy, v době bronzové 38
Vyboulené topůrko 142
Bergman, Torbern 178
Bessemer, Henry 164
Bessemerův konvertor 164, 166; reakce v 166; (pro
měď) 159, 171; proces164
Biringuccio, V. 95, 107, 108, 112, 118, 144
204
Blasofen, Blauofen, Flussofen, Hochofen Hoherofen
a Sttickofen 96
Vysoká pec, úhel zarážky 132-3; litina z 107; 16. století 83; 17. století 98-9; 19. století 132; 17.-18. století 130 2; dřevěné uhlí, v Backbarrowě 99; uzavřená přední část 134; uhlí a koks 132; koks 124; popsaná N. Bourbonem
96; vývoj 75; - v Británii 97; prudký nárůst 56; - Čína 48; forma 131-5, vysoké sedlo a mělké sedlo 98; horký
vítr 134; ovál 132; mělce a strměstranná 132; struskové žlábky 134; zcela lineární vedení 153; kámen 132;
švédská 110; vysoká úzká 132; odpich 134; pro tavení cínu 159; s tymp a dam 98; zinek a olovo 153
Ohřívání větru, ohřívač 135
Naplyněná měď 150
Naplyněná ocel 106, 145
Železářské pece 96; vývoj 100; indické 56; pozdní 141; středověké 77; štýrská vysoká 75; ocel z 145; tavení cínu
v 117; vodou poháněné 77
Dmychadla, dřevěné 131
Dmýchací válce 124
Dmýchací motory 134, 143; měchy 124; Boultonovy a Wattovy123; v Číně 75; koňský pohon pro 123;
Newcomenovy motory 123; Smeatonovy motory 124
Bailské kopce 113
Kmeny 90
Bolívie, bronzová dláta z 32
Bolské pece 113
Vyvrtávací stroje 144
Boulton a Watt 123, 135; odlitky 141; kladiva 142
Výhňové pece (viz. pod Pece)
Bragg, W. L. (sir) 182
Bramah, Joseph 175
Mosaz 57; lití 151; kelímkové pece 111; v průmyslové revoluci 151; středověká 84; z římského období 69-70
Výroba mosazi 111, 145, 151
Braten ofen 126
Tvrdé pájení, středověk 81
Brearley, Harry 167
Brillenova pec 154
Bristol, tavení mědi v 110-1
Británie, dovoz německých pracovníků 95; produkce olova ve středověku 89
Britský cín 92
Bretaň, cín v 30
Bronz, odlévání v období dynastie Ming 83; nejranější 25; výroba a spojování 41; japonský, složení 58; pozdně
čínský 58; s nízkým obsahem cínu 19; v pozdně římském období 75,
Doba bronzová 7; ranná, vrcholná, mladší a střední 18; vrcholná 35; mladší, odlévání 35; střední 19; překryv s
dobou železnou 44; techniky, šíření 42
Bronzové předměty, nejstarší 11; v Egyptě 12
Bruntonova kalcinační pec 160
Buddhismus, odlévání rozměrných soch 88
Bulharsko, formy pro měděné předměty 12
Bunsen, Robert Wilhelm 170
Burcot, (doktor) 113
C
Oplášťování kabelu vytlačováním 175
Povlakový materiál (jaderný) 185
Dělo, vrtání 107-8; bronzové, s komorou a hlavní litou samostatně 87; - středověké, odlévání 85-6; bronzové a
železné, odlévané 112; litinové 96; ocelové, odlévané 107; tvářené železné 139
Dělové koule, z arzenového železa 81; litinové 107; pec
na 140
Uhlíkové datování 8
Uhlík de recuit a uhlík de trempe 180
Cementace, železa 66, 68
Kartágo 54
Kasiterit, výskyt 19; v Jižní Americe 32
Litina, 1600-1700 98; šedá a bílá 108; zkujňování šedé na bílou 127; granulovaná 77; šedá 139; - rafinace 102-3
; z Rievaulx 107
Odlávání metodou přelivu 42
205
Catal Hüyük (Anatolie), měděné korálky z 7
Katalánská výheň 75-6, 101, 141
Caucasia, naleziště 13
Kotle, lité bronzové 87-8
Cayonü Tepesi (Anatolie), měděné objekty z přírodní mědi 1
Cementování, pří výrobě oceli 106
Cementační pece 144
Odstředivé lití 174
Chadwick (neutron) 185
Chafery 102
Doba měděná 7
Champion, William 152
Podpěrky 41, 87
Dřevouhelné železo 130-2; ve Skotsku a Walesu 131
v číně, 'backyardské' pece 99; vysoké pece 99; litina v 48, 83; techniky odlévání 41; slitiny mědi 14; hutnictví
mědi v 30-1; tavení měděných rud 119; železo v 56; středověk 82; římské období 68; mladší doba bronzová 42;
zinek z 119
Čínská chronologie 191
Chou bronzy 35, složení 43
Chromové oceli 168
Cire perdu metoda 85; (viz také metoda ztraceného vosku)
Uhlí, při výrobě železa 122
Cobalt 160
Coed Ithelslá pec 98
Cofosionovy procesy 105
Mince, mosazné 69; bronzové, čínské 43; ražení 58, raýnice na 70; středověké 91; slitiny drahých kovů 58;
římské 70-1
Koks, v železářství 99, 122
Koksovny, úl 138-9; vedlejší produkt 132
Koksování 122, 137-9
Kolos Rhodský, znovu použitý 69
Kompas 184
Měď, a její slitiny, pozdně římské období 82-5; modrý kov a bílý kov 159; britská, německá a švédská produkce
151; odlitky 7; v Československu 150; efekt přetavení 26; elektrolytická 172; anglické procesy 82; evropská
produkce 111; německé postupy 82; tvrdost, účinky arsenu a cínu 10;
tvary ingotů 21; kamínek 149; středověký obchod 88; ryzí 1; - analýzy 2; žíhání 2; - korálek 1; - tvrdost 2, 3; heterogenity 1; nečistoty 1; tvářená 1; ložisko bez cínu 75; přepólování 150; v nedávné době 171; zotavení z
roztoků 172; rafinace, britská a japonská 111; rafinační výheň 148; odrážecí pec 149; v římském období 62; v
Sasku 150; šachtová pec na 147, 150; pro opláštění lodí 151; strusky (viz Strusky); švédsko- německé metody
150; velšské metody 149, bílá 118
Doba měděná 7
Slitiny mědi, artefakty, 16. století 112; s beryliem 181; protlačování 175; středověk a období stěhování národů
85; doba římská 68
Měděné artefakty 8; tavené 8
Analýzy měděných rud 29; komplexní minerály 11
Cornwallský, tavení 110-11; naleziště Falun 110;
fluidní pražení 172; šedý, používaný před rokem 1850 150;
původ nalezišť 11; redukce v kelímcích 7; pražící ohrada 109; sekundární ložidka 11; sulfidické rudy 10; - tavení
35; - Agricola 109; - 18. století 147; konventory 150; potřebné palivo 109; - pece z Timny (Negev) 9; - saské
procesy; pece 147; - labutí moře, produkty 150
Cornwall, cínový průmysl 116
Vlnitý ocelový plech 153
Cort, Henry 128, 146
Kosmetika, měďený minerál 1
Cowperův ohřívač větru 136
Cowper a Whitwell 136
Bratři Cranagové 128
Kréta, výskyt azuritu 1; hutnictví 27
Crowleyho práce (Winlaton) 106
Kelímky (tyglíky), na měď a její slitiny 22-4; středověké 86;
206
Kelímkové pece 20-1; pro výrobu mosazi 152; v Číně 56; pozdně římské období 82; pro ocel 146; pro wootz 78
Ocelový kelímek 167
Kryolit 170
Cumberland, hutnictví mědi 104
Kupelky (či "pokusné") 157
Shánění 45, 72 , 89 , 117
Sháněcí pece 114, 147; doba římská 70
Kuplovací pece 140-1; středověké 83
Curie, Marie a Pierre 184
Curieho bod 184
Nožíři 81
Nožířství, středověké 81
Řezací stroje, kotoučové pily 144
Cwmsymlogský důl, olověná huť 114
Kyanidové louhování zlata 173
Kypr, bronzy v 27; měděné rudy v 27; sídliště z doby mladší doby bronzové 36
D
Dalton, John 183
Damaskování 77
Damašková ocel 56
Darby, Abraham I 122-3; odlitky 141; Abraham II 123; Abraham III 124
Davy, (sir) Humphrey 169, 174
de Ferranti, S. Z. 174
de Ia Houliére 128
Dekorace, bronzových mís a váz 41; zlato v 44
Sloup v Dillí 51, 68
Démokritos 182
Desaguliers T. 178
Deville, sv. Claire 169; aluminotermické procesy 169
Diderot, D. a D ' Alembert, J. 144, 147, 149-51, 153, 159
Raznice, pro mincovnictví, středověké 91
Dislokace (krystalové) 182
Donegal, Aran Moor, přírodní měď 2
Dony (Abbe) 152
Dural 181
Dürrer 166
Dwight-Lloydův sintrovací stroj 158
E
Ekvádor, zlato z 5
Egypt, bronzy v 26; měděné předměty 12, železo v 47, 53;
hrobové malby kelímků 23
Eiffelova věž 167
El Argar kultura 13 , 28
Elektrická oblouková pec 173
Elektrony 185
Svařování elektronovým paprskem 175
Elektronový mikroskop 181
Electrum 44
Emporia, na deltě Nilu 47, 53
Eneolit 7
Engsbachtal, šachtová pec 55
Ergani, přírodní měď 2
Eridu, hematit v keramice 1
Leptané důlky 181
Etruskové, železné předměty 54
Evropa, měďené a bronzové předměty 28
Protlačování 175
F
Fahlerovy rudy 11
Fajáns, měď v 1
207
Faraday, Michael 179, 184
Fermi, E. 185
Feroslitiny 167
Fokusovaný iontový mikroskop 182
Fiennes, Celia 159
Pilníky, ocelové 106
Rafinace, železa 126
Rafinační pec 102, železem plátované ohniště 116; procesy 126-7;
rafinační huť 127
Flintshire, rezonanční pece na olovo 114
Flotace, měděných rud 172
Předpecí 98
Kovárny, 17. století 142
Forth Bridge 167
Fuggerova rodina, v obchodu s mědí 88
Pece, výhňová, rakouská 54; - horizontální a vertikální 75; - železářské 48-9; současné 56; západní Brandon
(Durham) 50; bronzsřdk v Japonsku 58; z doby bronzové 35, 38; "srážení" 111 , datování 20; dvojité 96; železo,
z říše římské, výhňové a šachtové 63; kopulové 54, 76; - Evropské 54; umělý vítr 55; . šachtová , na řecké váze
53, - maďarské 54; - jámový typ 64; -Togoland 55; Slovanské 75; - saxo-jutishký 76; olovo, nožně poháněné
113; nízká šachta, čísnská doba bronzová 43; negevské 35, šachta 55, 63, 76; 152; kovářslé, římské období 66
G
Galvanické pokovování 153
Plynové motory, pro dmýchadla 135
Geoy Tepe (Ázerbájdžán, Írán) měděné předměty 26; bronzy 26; lité železné houby 51
Německé stříbro 169
Gibbons, John 135
Gilchrist, P. C. 166
Zlacení 92; rtuť 92 118
Gjersovy pražící pece 137
Glazury, zelené 1
Zlato, legování, v británii 57; v době bronzové 44; přírodní, složení 5
Vytepávání zlata 44
Zlatá horečka 173
Železný klobouk 10
Řecko, bronzy 27; železo 47, 53
Grónsko, meteorické železo 3
Formování do zeleného písku 141
Řehoř z Tours, vodní mlýny 76
Griffith, A. A. 182
Grignon 178
Dělovina 57, 69; admiralita 112; středověk 84
Dělová drtící pec 71
Gyalar (Maďarsko), železářská pec 75
H
Hadfield, Robert A. 179
Hall-Heroultův postup 170; Söderbergovy elektrody pro 174
Hallstatt 54; železo v Evropě 47
Hamry, zvedák, ocas a náklon 104-5; mechanické 104;
parní 142; náklon 142; vodou poháněné 104
Harappa, slitiny mědi z 15
Zkoušky tvrdosti 177
Helmy, normanské období 79
Heroult 170
Heyn, E. 180
Ocely rychlořezné 168
Depoty, zakladatelé, depod z votivního pokladu 30
Zahřátý vítr 134-6
Úžlabina180
Lovec 145
I
208
Iberie, měď 13; cínové rudy a bronzy 28-9
Inkové, bronz a zlato 119, měd v době inků16
Indie, doba bronzová v 42; bronzy 30; železo 47, 56; železářský průmysl v době římské 68; výroba zinku ve
středověku 90; kovovýroba v 15
Indukční pece 173
Průmyslová revoluce 122
Inertní plyny, při svařování 175
Inglis, C. E. 182
Ingoty, z doby bronzové 37-8; měďené, z římské británie 69;
ze střední doby bronzové 35; oxidy 38; cín 91-2
Írán, bronzy 26; měděné artefakty 11; v mladší době bronzové 42; západní (viz Ali Kosh, Anarak, Talmessi)
Irsko, sulfidické měděné rudy v 37
Železo, kovadliny a svazek svařené lupy 66; artefakty,
složení a struktura 50; - středověké 80; artefakty a nástroje, římské období 68; pruty 48; nosníky a sloupy z
Afghánistánu, Ceylonu a Indie 69; lupy, britské římské období 67; rafinační 96; čínské zápražní pece 99; vlnitý
pokovený plech 153; tavící kelímek 56; pro rafinaci a pudlovací procesy 126; nářadí a vybení, struktura 52;
meteoritické 3, - artefakty 3; - nikl v 3, 5; blízko východní 51; produkce v roce 1800 127; výroba 1500-1600 95;
červené oxidy, neolitické použití 1; rafinace koksem 127; přepracování v době římské 69; šíření
přes Evropu 54
Doba železná, v Číně, počátky 44, raná 47, římská 62
Slévárny železa 139
Železné rudy, analýzy 50; pelosiderit 136; uhličitan v uhelných oblastech 123; pražení 65, 136-8; římská británie
62
Shropshire 123
Ironbridge 123
Železářská výroba, rozšíření 47; šíření techniky 53; technologie 47
Izotopy 183, 185
Itálie, měděné předměty 13, 27-8
J
Japonsko, měď, 17. století 111; tavení mědi 111; středověké, železo 82; hutnictví v 58
Jars, G. 178
Jason 44
Jesson a Wright 128
Johnson, Percival 173
Jousse 177
K
Kalinovka (Rusko), kelímky a výfučny 23
Kelly 164
Keswick, huť 109
Khorsabad, železo z paláce Sargona II 47, 52
Kishův grafit 178
Kjellborg, Oscar 175
Čepele nožů, 16. století 106
Nože, sp